前面的文章有介紹過ARM內核的幾款單片機（或MCU，或MPU），現在在嵌入式領域，早期的各種小眾的內核基本上被淘汰，或者主導的公司放棄掉了，現在主流還是ARM，且RISC-V也在逐步增長。如果現在計劃學習和熟悉嵌入式系統，那么選擇ARM和RISC-V的主控芯片開始是比較合適的。而對單片機（或MCU，或MPU）掌握并通過項目實踐精通了之后，如果實際項目用到其他內核的芯片的選型和開發，切換起來也是很快速的。

其實在ARM和RISC-V之前，嵌入式（或者說是單片機）開發，以前是51內核的芯片最流行，現在有些學校教材或者項目可能還是51內核的。51內核單片機以8位微處理器為主，在計算執行比較簡單的應用中，能夠將成本做到非常低廉，所以市場上有些產品甚至是維護中的項目，還是有些是51內核單片機的。

所以不論是單片機、或MCU、或MPU，還是CPU，其核心就是計算機系統的計算執行單元，不同的名稱有的是因為時代發展演進出來的名字，有的是表示其計算處理的能力一種簡單劃分，但是并沒有完全能夠明確的界限，更多的時候是在用于做比較的語境下。除了計算處理能力的不同，另外就是芯片設計和制造的復雜程度不同，有的電路比較少，有的則是非常復雜，需要采用的工藝也需要最尖端才行。

本文以回顧的視角，從開發的角度對一片之前實際用來做過項目開發的51內核的單片機進行介紹，對于熟悉的是一種回顧，對于沒了解過的，可以當做是以往開發的故事來看。

本文目錄

Contents

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關于C8051F320

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C8051F320的時鐘工作機制

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關于C8051F320

C8051F320微控制器(MCU)具有板載通用串行總線(usb2.0)功能控制器，集成收發器和片上時鐘恢復。USB應用不需要外部電阻、晶體、穩壓器、EEPROM或其他組件。該MCU包括一個功能強大的8051核心，具有25mhz的性能，以及16 kB Flash和2.25 kB RAM。片上包括10位、200 ksps ADC，±1.5內部振蕩器，2個比較器，和一個溫度傳感器。在7x7毫米的QFP32中集成了額外的通信接口和豐富的模擬功能。

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C8051F320的時鐘工作機制

時鐘是MCU的心臟，C8051F320是帶有內置時鐘的，可以不用外接晶振電路就可以驅動MCU工作。C8051F320的許多功能都是與時鐘相關的，像有時序要求的通信：串口，SPI等，以及定時器等。我在電路設計時就考慮用內部時鐘的，因此沒有設計外部時鐘電路，下面也會重點記錄內部時鐘的使用。

C8051F320的時鐘：可編程內部時鐘+外部晶振驅動電路+4倍時鐘乘法器。C8051F320的時鐘分為系統時鐘SYSCLK和USB時鐘USBCLK。

可編程內部時鐘：這是系統復位后的默認時鐘，通過OSCICL寄存器編程。

f_BASE是復位后的內部時鐘，C8051F320是12MHz，deta_T是時鐘周期。系統時鐘可以由內部時鐘1分頻/2分頻/4分頻/8分頻，具體的分頻設置在OSCICN寄存器的IFCN位，系統復位后默認使用的是8分頻。

OSCICL復位值會使內部時鐘頻率為12MHz（12MHz適用于USB通信），而系統時鐘復位后默認是對內部時鐘進行8分頻，即1.5MHz。可以通過軟件修改內部時鐘值，但修改后就不適合用于USB通信了。

內部時鐘有掛起模式，當往OSCICN的SUSPEND位寫1后內部時鐘就掛起了。

外部時鐘驅動電路：可以是外部晶振，陶瓷諧振器，電容或RC網絡。CMOS時鐘也可以提供時鐘輸入。使用外部時鐘時需要配置對應的端口引腳的功能。

4倍時鐘乘法器：由名字可知，能將12MHz的時鐘乘以4倍變成48MHz，這個時鐘是用于全速USB通信的。當然對這個乘以4倍的時鐘分頻后也可以為系統提供時鐘的。4倍時鐘乘法器的配置要通過CLKMUL寄存器。如果用外部時鐘作為4倍時鐘乘法器的源，則要保證外部時鐘足夠穩定。

系統時鐘和USB時鐘的選擇：配置CLKSEL寄存器的CKLSL[1:0]位決定了使用哪個時鐘源作為系統時鐘。配置CLKSEL寄存器的USBCLK[2:0]位決定了使用哪個時鐘源作為USB時鐘（USB0工作于全速模式時需要48MHz時鐘，工作于低速模式時需要6MHz時鐘）。

在了解了C8051F320的基本功能和配置，知道了其時鐘如何工作后，其實就可以設計制作C8051F320的最小系統了，最小系統的PCB設計制作出來后，燒錄簡單基本的固件后，芯片就能初始化并運行程序了。如果還需要其處理更多特定的事務，就還需要在軟硬件上進行完善和升級設計。