8位USB和RGB-LED MS51单片机CH555手册 - 图文

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0、说明

USB Keyboard和RGB-LED单片机CH555数据手册 版本：1

1、概述

CH555芯片是一款兼容MCS51指令集的USB复合设备E8051内核单片机，其79%的指令是单字节单周期指令，平均指令速度比标准MCS51快8～15倍。

CH555支持最高48MHz系统主频，内置64K程序存储器Flash-ROM和256字节内部iRAM以及8K字节片内xRAM，xRAM支持DMA直接内存存取。

CH555内置了全速复合USB Device设备控制器和收发器，复合USB设备控制器包括一个USB device-hub和三个HID功能子设备。

CH555内置了3*8路PWM，支持384只单色LED或者128组RGB三色LED。 CH555还内置了12位ADC模数转换、内置时钟、3组定时器和2路信号捕捉、双异步串口、SPI、I2C从机等功能模块。

下面为CH555的内部框图，仅供参考。 Flash-ROM 64KB iRAM 256B Timer0 Timer2 UART0 UART1 SPI0 I2C RGB LED Slave PWM*3*8 Code/EEPROM Data xRAM 8KB Timer1 Cap1~2 Power-on Reset 1T Internal Address & Data & DMA Bus Watch-dog E8051 Core Reset XT USB-48M D0# D1# D2# Internal 8b ADC 8b 8b 8b 8b HID HID HID 3b 2b XT PLL Oscillator P0 P1 P2 P3 P4 P6 P7 OSC USB hub LDO VolReg 5V->3.3V Pins: GND VDD V33 P00~07 P10~17 P20~27 P30~37 P40~47 P60 P61 P64 P70 P71

2、特点

l Core：增强型E8051内核，兼容MCS51指令集，其79%的指令是单字节单周期指令，平均指令

速度比标准MCS51快8～15倍，特有XRAM数据快速复制指令，双DPTR指针。

l ROM：64KB非易失存储器Flash-ROM，支持10K次擦写，可以全部用于程序存储空间；或者可以分为60KB程序存储区和1KB数据存储区EEPROM以及3KB引导代码BootLoader/ISP程序区。 l EEPROM：数据存储区EEPROM共1K字节，分为16个独立块，支持单字节读、单字节写、块写(1～64字节)、块擦除(64字节)操作，在典型环境下一般支持100K次擦写（非担保）。 l OTP：一次性可编程数据存储区OTP共32字节，支持双字读（4字节）、单字节写。

l RAM：256字节内部iRAM，可以用于快速数据暂存以及堆栈；8KB片内xRAM，可以用于大量数据暂存以及DMA直接内存存取。

l USB：内置USB复合设备控制器和USB收发器，包括一个USB device-hub和三个HID功能子设

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备，合计24个USB端点。支持USB 2.0全速12Mbps，内置FIFO，支持64字节数据包和DMA。 l Timer：3组16位定时器，T0/T1/T2为标准MCS51定时器。

l Capture：定时器T2扩展为支持2路信号捕捉，支持前沿触发、后沿触发、周期检测。 l UART：2组异步串口，UART0为标准MCS51串口；UART1自带通讯波特率设置寄存器。

l SPI：支持Master/Slave主从模式，内置FIFO，时钟频率最高可接近系统主频Fsys的一半，支持串行数据输入输出单工复用。

l I2CS：I2C slave从机控制器，支持DMA，用于模拟EEPROM存储器24C。

l RGB LED：通过3*8路PWM和1/16动态扫描支持384只单色LED或者128组RGB三色LED，最高8位亮度PWM支持256级灰度，最高3*8位色彩PWM支持16777216组合色，专用DMA模式支持从Flash-ROM加载预置的固化数据或者从xRAM加载编辑后的数据。 l ADC：14通道12位A/D模数转换器。

l GPIO：支持最多45个GPIO引脚(含XI和USB引脚)，支持MCS51兼容的准双向模式，新增高阻输入、推挽输出、开漏输出模式。

l Interrupt：支持14组中断信号源，包括与标准MCS51兼容的6组中断(INT0、T0、INT1、T1、UART0、T2)，以及扩展的8组中断(SPI0、USB、ADC、UART1、LED/I2C、GPIO、WDOG)，其中GPIO中断可以从多个引脚中选择。

l Watch-Dog：8位可预设看门狗定时器WDOG，支持定时中断。

l Reset：支持5种复位信号源，内置上电复位和多级可调的电源低压检测复位模块，支持软件复位和看门狗溢出复位，可选引脚外部输入复位。

l Clock：内置24MHz时钟源，可以通过复用GPIO引脚支持外部晶体，内置PLL用于产生USB时钟和所需频率的系统主频Fsys。 l Power：内置5V到3.3V的低压差电压调整器，用于USB等模块，支持5V或3.3V甚至6V或2.8V电源电压。内置DC-DC控制器，可控制外置MOS管实现升压。

l Sleep：支持低功耗睡眠，支持USB、UART0、UART1、SPI0以及部分GPIO外部唤醒。 l 芯片内置唯一ID号，支持ID号和校验。

3、封装

P0.3/TXD_/AIN11P0.4/AIN12P0.5/AIN13P0.6P0.7P6.0/DMP6.1/DPP2.7/TXD1P2.6/RXD1P2.5/T2EX_/CAP2_P2.4/T2_/CAP1_P2.3373839404142434445464748363534333231302928272625P0.2/RXD_/AIN10P0.1/SDA0/AIN9P0.0/SCL0/AIN8VDDGND/VSSV33P1.0/T2/CAP1/AIN0P1.1/T2EX/CAP2/AIN1P1.2/INT0_/AIN2P1.3/AIN3P1.4/SCS/AIN4P1.5/MOSI/AIN5CH555LP2.2P2.1P2.0P4.0P4.1P7.1/XO/RST#/ALE_P7.0/XIP4.7P4.6P4.2P4.3P3.7242322212019181716151413123456789101112P1.6/MISO/RXD1_/AIN6P1.7/SCK/TXD1_/AIN7P6.4/DCOP3.0/RXDP4.5P4.4P3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.63

封装形式 LQFP-48

塑体宽度 7*7mm

引脚间距 0.5mm

封装说明

订货型号 CH555L

19.7mil 标准LQFP48脚贴片

4、引脚

引脚 引脚 号 名称 40

其它功能名称 (左侧功能最优先)

其它功能描述

I/O电源输入以及内部USB电源调整器的外部电源输入，需要外接0.1uF电源退耦电容。

内部USB电源调整器输出和内部USB电源输入， 当电源电压小于3.6V时连接VDD输入外部电源， 当电源电压大于3.6V时外接0.1uF电源退耦电容 公共接地端。

VDD VCC

42 41 39 38 37 36 35 34 33 32 43 44 45 46 47 48 1 2 22 23 24 25 26 27 28 29 4 7 8 9

V33 V3 GND VSS P0.0 SCL0/AIN8 P0.1 SDA0/AIN9 P0.2 RXD_/AIN10 P0.3 TXD_/AIN11 P0.4 AIN12 P0.5 AIN13 P0.6 P0.7

P1.0 T2/CAP1/AIN0 P1.1 T2EX/CAP2/AIN1 P1.2 INT0_/AIN2 P1.3 AIN3 P1.4 SCS/AIN4 P1.5 MOSI/AIN5 P1.6 MISO/RXD1_/AIN6 P1.7 SCK/TXD1_/AIN7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3

P2.4 T2_/CAP1_ P2.5 T2EX_/CAP2_ P2.6 RXD1 P2.7 TXD1 P3.0 RXD P3.1 TXD P3.2 INT0 P3.3 INT1

AIN8～AIN13：6通道ADC模拟信号/触摸按键输入。 RXD_、TXD_：RXD、TXD引脚映射。

SCL0、SDA0：I2CS串行时钟输入、双向串行数据。 P0.0～P0.7任一引脚电平变化支持中断和唤醒。

AIN0～AIN7：8通道ADC模拟信号/触摸按键输入。 T2：定时/计数器2的外部计数输入/时钟输出。 T2EX：定时/计数器2重载/捕捉输入。

CAP1、CAP2：定时/计数器2的捕捉输入1、2。

SCS、MOSI、MISO、SCK：SPI0接口，SCS是片选输入，MOSI是主机输出/从机输入，MISO是主机输入/从机输出，SCK是串行时钟主机输出/从机输入。

INT0_、RXD1_、TXD1_：INT0/RXD1/TXD1引脚映射。 P1.0～P1.3电平变化支持中断和唤醒。

T2_/CAP1_：T2/CAP1引脚映射。 T2EX_/CAP2_：T2EX/CAP2引脚映射。

RXD1、TXD1：UART1串行数据输入、串行数据输出。 P2.0～P2.3任一引脚电平变化支持中断和唤醒。

RXD、TXD：UART0串行数据输入、串行数据输出。 INT0、INT1：外部中断0、外部中断1输入。 T0、T1：定时器0、定时器1外部输入。

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10 11 12 13 21 20 15 14 6 5 16 17 31 30 3 18 19

CH555在RGB LED启用后，部分引脚将可选的复用于PWM驱动或者动态扫描驱动。 引脚名称 P4.0～P4.7 P2.0～P2.7 P1.0～P1.7 P7.0～P7.1 P0.0～P0.7 P3.0～P3.7

功能名称 RED0～RED7 GRE0～GRE7 BLU0～BLU7 COM14～COM15 COM16～COM23 COM24～COM31

功能描述

RGB LED红色PWM驱动输出，每位可独立启用或禁用。 RGB LED绿色PWM驱动输出，每位可独立启用或禁用。 RGB LED蓝色PWM驱动输出，每位可独立启用或禁用。 RGB LED动态扫描公共驱动输出，每位可独立启用或禁用。 RGB LED动态扫描公共驱动输出，每位可独立启用或禁用。 RGB LED动态扫描公共驱动输出，每位可独立启用或禁用。

P3.4 T0 P3.5 T1 P3.6 P3.7 P4.0 P4.1 P4.2 P4.3 P4.4 P4.5 P4.6 P4.7 P6.0 DM P6.1 DP P6.4 DCO P7.0 XI

P7.1 XO/RST#/ALE_

DM、DP：USB复合设备的D-、D+信号端。 DCO：DC-DC驱动输出。

P6的I/O电源是V33，提供可控的上拉电阻。 XI、XO：外部晶体振荡输入端、反相输出端。 ALE_：ALE引脚映射。

RST#：外部复位输入，低电平有效，内置上拉电阻。 P4.0～P4.7任一引脚电平变化支持中断和唤醒。 如果P4_LED_KEY对应的位为1，那么有如下特性： 当引脚为输入或双向时支持电流型键盘信号输入， 当引脚为输出时无需串联限流电阻直接驱动LED。

5、特殊功能寄存器SFR

本手册中在对寄存器进行描述时可能使用了下列缩写：

缩写词 RO WO RW H B

描述

表示访问类型：只读

表示访问类型：只写，读取的值无效 表示访问类型：可读可写 以其结束表示16进制数 以其结束表示2进制数

5.1 SFR简介和地址分布

CH555用特殊功能寄存器SFR和xSFR控制、管理设备以及设置工作模式。

SFR占用内部数据存储空间的80h-FFh地址范围，只能通过直接地址方式的指令访问。其中地址为x0h或x8h的寄存器是可以按位寻址的，这样就能避免访问某个具体的位时而修改其他位的值；其它地址为非8倍数的寄存器只能按字节访问。

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部分SFR仅在安全模式下才能写入数据，而在非安全模式下是只读状态，例如：GLOBAL_CFG、CLOCK_CFG、WAKE_CTRL、POWER_CFG、GPIO_IE。

部分SFR具有一个或者多个别名，例如：SPI0_CK_SE/SPI0_S_PRE、ROM_ADDR_L/ROM_DATA_LL、ROM_ADDR_H/ROM_DATA_LH、ROM_DATA_HL/ROM_DAT_BUF、ROM_DATA_HH/ROM_BUF_MOD。

部分地址对应于多个独立的SFR，例如：SAFE_MOD/CHIP_ID、ROM_CTRL/ROM_STATUS。 CH555包含8051标准SFR所有的寄存器，同时又增加了其他设备控制寄存器。具体SFR见下表。

表5.1.1 内部特殊功能寄存器表SFR SFR

0、8

1、9

SPI0_DATA P7_IO IP_EX T2MOD P4_LED_KEY CLOCK_CFG GLOBAL_CFG WAKE_CTRL SAFE_MOD CHIP_ID SBUF TMOD

2、A

SPI0_CTRL

RCAP2L P4_MOD_OC

3、B

SPI0_CK_SE SPI0_S_PRE ADC_CTRL

RCAP2H P4_DIR_PU

4、C

SPI0_SETUP ADC_DAT_L

TL2 P0_MOD_OC SCON1 P2_MOD_OC

TH0

5、D

A_INV ADC_DAT_H

TH2 P0_DIR_PU SBUF1 P6_IN P2_DIR_PU

TH1

6、E 7、F

0xF8 SPI0_STAT 0xF0 0xE8 0xE0 0xD8 0xD0 0xC8 0xC0 0xB8 0xB0 0xA8 0xA0 0x98 0x90 0x88 0x80 B IE_EX ACC PSW T2CON P4 IP P3 IE P2 SCON P1 TCON

RESET_KEEP WDOG_COUNT ADC_CHAN

T2CAP1L LED_DMA_L SBAUD1 P6_OUT_PU

LED_STATUS

T2CAP1H LED_DMA_H SIF1 P6_OE

POWER_CFG I2CS_INT_ST GPIO_IE

XBUS_AUX

P1_MOD_OC

TL0

I2CX_INT

P1_DIR_PU

TL1

LED_COMMON LED_PIN_OE

P3_MOD_OC

P3_DIR_PU

ROM_DATA_HL ROM_DATA_HH ROM_DAT_BUF ROM_BUF_MOD ROM_CTRL

PCON

P0 SP DPL DPH

ROM_ADDR_L ROM_ADDR_H

ROM_DATA_LL ROM_DATA_LH ROM_STATUS

备注：(1)、红色文本代表可以按位寻址；

(2)、以下是颜色框对应说明

xSFR占用外部数据存储空间的2000H-3FFFH地址范围，实际仅用了2100H-22FFH地址范围中的部分地址。在bXIR_XSFR置1后，MOVX_@R0/R1指令将专用于访问xSFR，部分xSFR将可以模仿外部

寄存器地址 SPI0相关寄存器 ADC相关寄存器

定时/计数器2相关寄存器 端口设置相关寄存器 UART1相关寄存器

定时/计数器0和1相关寄存器 I2C相关寄存器 RGB LED PWM相关寄存器 Flash-ROM相关寄存器 USB相关寄存器