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其它硬件功能模块原理及应用
8.1 复位 SPMC65 系列单片机共提供 5 种复位方式，分别是： 1 ．上电复位（ POR ） 2 ．外部复位（ RESET ） 3 ．低电压复位（ LVR ） 4 ．看门狗复位（ WDTR ） 5 ．非法地址复位（ IAR ） 复位时序请参考 图 8.1 。
图 8 . 1 复位时序图 按照复位结果可以分为系统复位和 CPU 复位。系统复位不仅复位 CPU ，同时还会复位所有的内部模块（包括 I/O 、 Timer 、 A/D 、 D/A 、各种控制寄存器等都将初始化为默认值）；而 CPU 复位只会复位 CPU ，即 PC 指针重新指向初始地址，程序重新从头开始执行，同时也会复位堆栈指针，指向堆栈的最高地址。具体请参考 表 8.1 。 表 8 . 1 复位源功能列表
8.1.1 上电复位（ POR ） 当单片机的电源电压 VDD 上升到 1.45V ，便会开始上电复位；首先要等 40ms 的时间以待电源稳定，然后会再等待 40ms 的时间以待系统时钟稳定；最后还要经过 1024 个系统时钟周期后，完成系统复位和 CPU 复位。上电复位为系统复位，复位后所有的寄存器都初始化为默认值。 上电复位时序请参考 图 8.2 。
图 8 . 2 上电复位时序图 8.1.2 外部复位（ RESET ） SPMC65 系列单片机提供了一个外部复位管脚
图 8 . 3 外部复位电路图
图 8 . 4 外部复位时序图 8.1.3 低电压复位（ LVR ）低电压复位即当单片机的电源电压低于设定的复位电压值大于 1024 个系统时钟时，芯片便会产生复位，以保证单片机不会在非正常的电压范围内工作；当电源电压恢复后，会经过 1024 个系统时钟后，完成系统复位（包括 CPU 复位），进入正常工作状态。导致电源电压过低的原因很多，如电压的反跳、负载过重等。低电压复位时序图请参考 图 8.5 。
图 8 . 5 低电压复位时序图 低电压复位功能使能 / 禁止可以在芯片配置选项寄存器中进行设置，可以参考软硬件开发工具的章节。 复位电压值可以通过复位电压选择寄存器 P_LVR_Opt （ $36 ） Bit0 位选择 。 SPMC65 系列单片机提供的复位电压为 4.0V 和 2.5V 可选；该寄存器默认值为 #00h 。 表 8 . 2 低电压复位选择寄存器 P_LVR_Opt （ $36,R/W ）
Bit [7:1] 保留 Bit [0] LVRV40 ：复位电压选择位 0 = 低电压复位电压为 2.5V 1 = 低电压复位电压为 4.0V （该位在芯片运行后仅可设置一次，上电复位才可将其清除） 注：寄存器 P_LVR_Opt 进行设置时需要连续写两次才能将值有效写入。 8.1.4 看门狗复位（ WDTR ） SPMC65 系列单片机提供了看门狗复位方式，以保证程序的正常运行。看门狗定时器的计数频率可以通过设置相关寄存器进行选择，看门狗定时器每次溢出会产生一次看门狗中断信号，若连续 8 次看门狗定时器溢出中断，则会发生一次看门狗复位；所以在这个时间内，看门狗定时器必须被清除（向 P_WDT_Clr 寄存器中写入 #55h ）。看门狗复位功能使能 / 禁止可以在芯片配置选项寄存器中进行设置，可以参考软硬件开发工具的章节。 CPU 复位时只会清除看门狗定时器并重新开始计数，但不能清除看门狗的复位标志。清除看门狗的复位标志请参考 9.1.6 。 看门狗复位时序请参考 图 8.6 。
图 8 . 6 看门狗复位时序图 8.1.5 非法地址复位（ IAR ） 非法地址复位（ IAR ），可以防止系统进入非法地址。当程序对某个地址进行读写操作时，如果超出 SPMC65 系列单片机的寻址范围，或预留不能被访问的地址区域时，便会产生非法地址复位信号，复位 CPU 。 8.1.6 系统控制寄存器 P_SYS_Ctrl （ $30,R/W ） 系统复位标志寄存器主要是用来标识上述五种复位是否发生，可以进行读 / 写操作。读操作：读相应位可以查看是否发上了复位动作；写操作：写相应位为 1 ，清除相应的复位标志。 表 8 . 3 系统控制寄存器 P_SYS_Ctrl （ $30,R/W ）
Bit [7] POR ：上电复位标志位 【例 8-1 】 保存寄存器 P_SYS_Ctrl 的值，然后将其清除。
SPMC65 系列单片机支持三种时钟输入方式：晶体输入、 RC 振荡输入和外部时钟输入。
A ．晶体输入 B ． RC 振荡输入 C ．外部时钟输入 图 8 . 7 SPMC65 系列时钟输入方式 晶体和外部时钟输入振荡频率 F OSC 最大为 16MHz ，经片内二分频电路后，得到系统时钟 FSYS （即 CPU 工作的频率），即系统时钟最大为 8MHz 。 RC 振荡电路中建议电容值为 50pf ，电阻 R 和频率的对应关系请参考 表 8.4 ， RC 振荡方式提供的最大系统时钟为 8MHz 。 表 8 . 4 电阻 R 和频率对应关系
晶体、 RC 振荡和外部时钟输入三种时钟源输入方式可根据不同的需要，通过对芯片配置选项进行设置进行选择，详细的请参考第十章中的介绍。 在使用 RC 振荡输入模式时，为便于测量振荡信号，判断 RC 振荡器是否起振以及振荡情况是否正常，可以通过设置芯片配置选项，使能管脚 XO 输出振荡频率。 有关芯片配置选项的设置请参考第十章有关 FortisIDE 的介绍。 SPMC65 系列单片机提供三种工作模式，分别是正常模式（ NORMAL ）、掉电模式（ STOP ）、挂起模式（ HALT ）。芯片上电后直接进入 NORMAL 模式，所有的硬件功能模块均为可用。为了降低整个芯片的功耗，还提供了 STOP 和 HALT 两种低功耗模式。低功耗模式可以被唤醒源唤醒，进入正常工作模式。而外部复位都可以使芯片从低功耗模式强行进行复位，并进入正常工作模式，所以可以把外部复位看为特殊的唤醒源。 系统进入 STOP 模式，片上振荡器停止， CPU 以及所有的硬件功能模块也停止。但是 RAM 区的数据包括控制寄存器的设置仍然保持不变（ RAM 区的数据、寄存器中的值和锁存器中的内容保持不变）。由于 I/O 口的相关的寄存器（数据寄存器、方向寄存器和属性寄存器）设置不变，所以 I/O 端口管脚状态保持不变。 来自 I/O 管脚的外部中断或者看门狗中断可以唤醒系统重新进入正常模式，所以在进入 STOP 模式之前必须打开相应的中断。若使用看门狗进行唤醒，则必须先打开看门狗定时器。而外部复位可看作特殊的唤醒源，当系统工作在 STOP 模式下时，外部复位的效果实际上就是使系统复位，然后再进入正常工作模式（程序从头执行）。 系统在 STOP 模式下由外部中断或看门狗中断唤醒时，系统会延时 40ms 的时间（延时波动为 20ms~60ms ）以待系统时钟稳定，之后才进入正常的唤醒后操作。 在 HALT 模式下，所有的周边保持原来状态，正常工作。只有 CPU 停止工作以节省功耗，所以 HALT 模式下功耗大于 STOP 模式下的功耗。 HALT 模式下，所有的中断源都可以作为唤醒源。 表 8.5 为三种模式下 CPU 和周边硬件的运行情况。 表 8 . 5 CPU 和周边硬件运行表
三种工作模式之间的关系请参考 图 8.8 。
图 8 . 8 工作模式转换 低功耗模式控制寄存器 P_MODE_Ctrl($31) 默认值为 #00h ，其功能请参考 表 8.6 。表 8 . 6低功耗模式控制寄存器 P_MODE_Ctrl($31,R/W)
Bit [7:0] Mode_Ctrl[7:0] ： 工作模式选择位 读操作： 数值总是 0x00 写操作： 0x5A= 进入 Stop 模式 0xA5= 进入 HALT 模式 0x66= 复位除了 CPU 外的所有内部模块 注：寄存器 P_Mode_Ctrl 进行设置时需要连续写两次才能将值有效写入。 操作： • 进入 STOP 模式操作 在进入 STOP 模式前必须清除所有的中断请求标志 (P_INT_Flag0, P_INT_Flag1, P_INT_Flag2) ，和使能相应的外部中断作为唤醒源。然后执行进入 STOP 模式指令，即连续两次写 # 5Ah 到 低功耗控制寄存器 P_Mode_Ctrl ，由于系统可能会受到外界干扰等情况，所以为了增加程序的可靠性，可以插入多于 2 条的 NOP 指令 。 • 唤醒 STOP 模式操作 外部复位或外部中断都可以将单片机从 STOP 模式唤醒到正常工作模式。而外部复位实际上是系统复位的操作，会将初始化所有控制寄存器为默认值，但并不改变片内 RAM 的数值。外部中断唤醒方式将保留片内 RAM 和控制寄存器的数值。 当使用中断将 CPU 唤醒后，程序会产生分支：如果状态寄存器 P 中的中断屏蔽位（ I ）为 1 ，主程序会继续执行“进入 STOP 语句”的下一句指令，继续执行。但是如果（ I ）为 0 ，主程序便会跳转到中断服务子程序去执行，执行完后会返回到“进入 STOP 语句”的下一句指令，继续执行。
图 8 . 9 STOP 模式操作流程图 • 进入 HALT 模式 在进入 HALT 模式前必须清除所有的中断请求标志（ P_INT_Flag0, P_INT_Flag1, P_INT_Flag2 ），和使能相应的外部中断作为唤醒源。然后执行进入 HALT 模式指令，即连续两次写 # A5h 到 低功耗控制寄存器 P_Mode_Ctrl ，由于系统可能会受到外界干扰等情况，所以为了增加程序的可靠性，可以插入多于 2 条的 NOP 指令。 • 唤醒 HALT 模式 所有的中断都可以作为 HALT 模式的唤醒源，例如：外部中断、定时 / 计数器溢出中断、看门狗中断、 ADC 中断、捕获中断、 SPI 中断和 UART 通讯中断等。同样外部复位也可以使系统从 HALT 模式“唤醒”，使系统复位；外部复位唤醒将初始化控制寄存器为默认值但并不改变 RAM 的值；通过外部中断则二者的值都不会改变。 当使用中断将 CPU 唤醒后，程序会产生分支：如果状态寄存器 P 中的中断屏蔽位（ I ）为 1 ，主程序会继续执行“进入 HALT 语句”的下一句指令，继续执行。但是如果（ I ）为 0 ，主程序便会跳转到中断服务子程序去执行，执行完后会返回到“进入 HALT 语句”的下一句指令，继续执行。
图 8 . 10 HALT 模式操作流程图
【例 8 - 2 】 设置进入 STOP 模式，并使能 INT0 作为唤醒源。
8.4.1 看门狗定时器结构 看门狗定时器用来产生定时信号，从而判断系统是否运行正常，其时钟源来自片内 RC 振荡电路，振荡频率典型值为 25kHz 。看门狗定时器的中断频率可以通过软件设置改变（看门狗定时器控制寄存器 P_WDT_Ctrl 设置），当其连续中断 8 次，便会溢出产生看门狗复位信号，复位 CPU 。其结构图请参考 图 8.11 。
图 8 . 11 看门狗定时器结构图 8.4.2 看门狗定时器控制寄存器 看门狗定时器的相关设置是通过写看门狗定时器控制寄存器 P_WDT_Ctrl （ $32 ）实现的，其默认初值为 #F0h ；看门狗定时器控制寄存器的功能请参考 表 8.7 。表 8 . 7 看门狗定时器控制寄存器（ $32,R/W ）
Bit [7] SCKEN ： STOP 模式下看门狗定时器（即慢速的 25KHz 振荡器）使能位 程序正常运行时，需要在规定的时间内清狗，具体操作为向清狗寄存器 P_WDT_Clr （ $10 ）中写入 #55h 。 表 8 . 8 清狗寄存器 P_WDT_Clr （ $10,R/W ）
Bit [7:0] WDT_CLR[7:0] ： 清狗指令 2 、在看门狗功能使能的情况下，要在特定的时间间隔内写 #55h 到寄存器 P_WDT_Clr （ $10 ）进行清狗操作。 8.4.3 看门狗中断 使能看门狗中断的设置步骤如下： • 使能看门狗中断； • 用“ SEI ”指令关闭中断 ； • 设置看门狗操作相关的寄存器，如 P_INT_Ctrl0 中的 WDT 使能位和 P_WDT_Ctrl 中的 WDT 周期； • 用“ CLI ”指令打开中断 ； • 等待中断产生 。 【例 8 - 3 】 设置看门狗定时器
8.5.1 时基 SPMC65 系列单片机提供了一个 8 位时基定时器，用来产生时间基准信号（简称时基信号），即产生一所选定频率的时基中断信号；时基信号的周期从 16us ～ 1s 共 15 种可选，通过设置时基 / 蜂鸣器控制寄存器 P_BUZ_Ctrl （ $2D ）的 Bit [7:4] 位 ( 即 INTIMS [3:0]) 选择，以提供系统控制中需要的时钟信号。 8.5.2 蜂鸣器SPMC65 系列单片机支持蜂鸣器驱动输出。通过输出频率可调、占空比为 50 ％的方波来驱动蜂鸣器，频率在 1KHz （ 976Hz ）到 2MHz 之间可选，通过设置时基 / 蜂鸣器控制寄存器 P_BUZ_Ctrl （ $2D ）的 Bit [3:0] 位（即 BZFS [3:0] ）进行选择。 8.5.3 时基和蜂鸣器输出控制寄存器 P_BUZ_Ctrl（ $2D ） 时基和蜂鸣器输出控制寄存器 P_BUZ_Ctrl （ $2D ）用来选择时基时钟和蜂鸣器驱动输出的频率。其默认初始值为 #00h ，具体功能请参考 表 8.9 。 表 8 . 9 时基和蜂鸣器输出控制寄存器 P_BUZ_Ctrl （ $2D,R/W ）
【例 8 - 4 】 利用时基定时器产生 512 us 为周期的中断 (FSYS = 8MHz) 。
【例 8 - 5 】 利用蜂鸣器输出 128 u s ，占空比为 50 ％的信号 (FSYS = 8MHz) 。
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，可手动系统复位。 
管脚为低电平有效，当 
管脚电压低于 0.3 × VDD 时，且低电平时间大于 200ns 后，系统开始复位。当 
管脚电平跳变为高电平后，系统会等 40ms 以待系统时钟稳定，然后再经过 1024 个系统时钟周期后，完成系统复位和 CPU 复位。外部复位电路图请参考 图 8.3 ，外部复位时序图请参考 图 8.4 。 
), C=50pf 
