带USB和智能读卡器接口的C51微控制器

    关键词：单片机；USB；读卡器；微控制器；AT8xC5122

１　ＡＴ８ｘＣ５１２２的特性结构

Ａｔｍｅｌ公司最近又生产了一系列带ＵＳＢ和智能读卡器接口的微处理器（如ＡＴ８３Ｃ５１２２、ＡＴ８５Ｃ５１２２、ＡＴ８９Ｃ５１２２等）。这些器件是由８位微处理器８０Ｃ５１优化派生出来的高性能ＣＭＯＳ微处理器，带有ＵＳＢ和智能读卡器接口，其中ＡＴ８ｘＣ５１２２保留了Ａｔｍｅｌ ８０Ｃ５１的特性，带有３２ｋＢ的ＲＯＭ、７６８字节的内部ＲＡＭ、一个四级中断系统、两个１６位定时器／计数器（Ｔ０／Ｔ１）以及一个带有波特率发生器和片内晶振器的全双工增强型ＵＡＲＴ（ＥＵＡＲＴ）。

另外，ＡＴ８ｘＣ５１２２还含有一个带７个端点的ＵＳＢ２．０全速功能控制器、 一个多协议的智能卡接口、一对数据指针、７个可编程的ＬＥＤ电流源（２－４－１０ｍＡ）和一个硬件看门狗电路。

带３２ｋＢ存储器的ＡＴ８９Ｃ５１２２闪速ＲＡＭ版本和ＡＴ８５Ｃ５１２２代码ＲＡＭ版本可以被驻留在片内的ＲＯＭ在系统编程（ＩＳＰ），并可通过ＵＳＢ或ＵＡＲＴ加载。

ＡＴ８ｘＣ５１２２有两种软件可选的降低功耗方式。图１为ＡＴ８ｘＣ５１２２的内部功能框图。

图1 AT8xC5122的功能框图

２　管脚配置说明

ＡＴ８ｘＣ５１２２有两种封装形式，分别为ＶＱＦＰ６４封装和ＰＬＣＣ２８封装，图２所示是采用ＶＱＦＰ ６４封装的引脚排列。各引脚的功能说明如下：

Ｐ０～Ｐ５：Ｉ／Ｏ端口。

ＲＳＴ：复位输入。当晶振复位器件时，此脚应保持６４个晶振周期为低。无论晶振工作与否，只要有低于ＶＩＬ的电压出现，各种端口都将处于复位状态。但在内部复位时，输出要保持至少１２个晶振周期。

Ｄ＋：ＵＳＢ正向数据上行端口，该脚需要一个１．５ｋΩ的外部上拉电阻接到ＶＲＥＦ，以达到全速。

Ｄ－：ＵＳＢ反向数据上行端口。

ＶＲＥＦ：ＵＳＢ参考电压输入， 范围为３．０～３．６ Ｖ。 ＶＲＥＦ一般通过一个１．５ｋΩ的电阻连到Ｄ＋上，ＶＲＥＦ电压可由软件控制。

ＸＴＡＬ１：输入到片内晶振放大器，使用内部晶振时，需要一个晶体／谐振电路连到这个管脚。使用外部晶振时，应将输出端连到这个管脚。

ＸＴＡＬ２：片内晶振放大器输出。

ＥＡ：外部存取使能，ＥＡ必须接地才能读取外部存储器００００ｈ－ＦＦＦＦｈ的代码。如果程序设置为安全１级，ＥＡ锁定为复位状态。

    ＡＬＥ：地址锁定使能／程序脉冲端。在读取外部存储器时，输出脉冲锁定地址的低字节。在正常情况下，ＡＬＥ发出持续的１／６晶振频率以用作外部的定时或时钟。应注意的是：每存取一次外部存储器，都有一个ＡＬＥ脉冲。此外，这个管脚还可作为闪存编程的输入脉冲（ＰＲＯＧ）。当特殊功能寄存器（ＳＦＲ）的ＡＵＸＲ．０位设置为０时，ＡＬＥ在整个内部存取过程中不起作用。

ＰＳＥＮ：编程选通使能，用于读取选通外部程序存储器。执行外部程序存储器的代码时，每个机器周期，ＰＳＥＮ出现两次。存取内部程序存储器时，ＰＳＥＮ不起作用。

ＰＬＬＦ：接到ＲＣ网络的ＰＬＬ低通滤波器。

ＡＶＣＣ：模拟电压用于片内ＰＬＬ和ＵＳＢ设备。

ＶＣＣ ：内部电压调节器和Ｉ／Ｏ电源。

ＬＩ：ＤＣ／ＤＣ 输入，ＬＩ必须通过一个电感（４．７μＨ）连到ＶＣＣ上，以便为ＤＣ／ＤＣ 转换器提供泵电流。

ＣＶＣＣ：卡信号电压，该电压可用于卡接口的编程，设计时需要连接一个去耦电容。

ＤＶＣＣ：数字电源，为数字核和内部Ｉ／Ｏ提供电压，该脚内部连到一个３．３Ｖ电压调节器的输出，并外接一个去耦电容器。

ＣＶＳＳ：ＤＣ／ＤＣ 地，用于从外部电感接收电流。

ＶＳＳ：数字地。

ＡＶＳＳ：模拟地。

图3 典型应用的连接图

３　应用举例

现在ＩＣ卡用得越来越普遍了。由于ＡＴ８ｘＣ５１２２带有ＵＳＢ接口和读卡器接口，所以很多场合和很多仪器中可以用到它们，比如交警用的手持刷卡机内核就可以使用这些微处理器。图４为ＡＴ８ｘＣ５１２２的典型应用示意图。