8位增强型USB单片机CH554、CH553
手册
版本：1A
wch
1、概述
CH554芯片是一款兼容MCS51指令集的增强型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。
CH554支持最高32MHz系统主频，内置16K程序存储器ROM和256字节内部iRAM以及1K字节片内xRAM，xRAM支持DMA直接内存存取。 CH554内置了ADC模数转换、触摸按键电容检测、3组定时器和信号捕捉及PWM、双异步串口、SPI等功能模块，支持USB-Host主机模式和USB-Device设备模式。
CH553是CH554的简化版，程序存储器ROM仅为10K，片内xRAM仅为512字节，异步串口仅提供UART0，封装形式仅SOP16，除上述差别之外与CH554相同，可直接参考CH554手册和资料。
下面为CH554的内部框图，仅供参考。
Pins: GND VCC V33 RST P30~P37 P10~P17
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：16KB容量的可多次编程的非易失存储器ROM，可以全部用于程序存储空间；或者可以分为14KB程序存储区和2KB引导代码BootLoader/ISP程序区。
l DataFlash：128字节可多次擦写的非易失数据存储器，支持以字节为单位改写数据。
l RAM：256字节内部iRAM，可以用于快速数据暂存以及堆栈；1KB片内xRAM，可以用于大量数据暂存以及DMA直接内存存取。
l USB：内嵌USB控制器和USB收发器，支持USB-Host主机模式和USB-Device设备模式，支持USB type-C主从检测，支持USB 2.0全速12Mbps或者低速1.5Mbps。支持最大64字节数据包，内置FIFO，支持DMA。
l Timer：3组定时器，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。
l PWM：2组PWM输出，PWM1/PWM2为2路8位PWM输出。
l UART：2组异步串口，都支持更高通讯波特率，UART0为标准MCS51串口。
l SPI：SPI控制器内置FIFO，时钟频率最高可达系统主频Fsys的一半，支持串行数据输入输出单工复用，支持Master/Slave主从模式。 l ADC：4通道8位A/D模数转换器，支持电压比较。
l Touch-Key：6通道电容检测，支持最多15个触摸按键，支持独立定时中断。
l GPIO：支持最多17个GPIO引脚(含XI/XO和RST以及USB信号引脚)。
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、TKEY、USB、ADC、UART1、PWMX、GPIO、WDOG)，其中GPIO中断可以从7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4种复位信号源，内置上电复位，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。
l Power：内置5V到3.3V的低压差电压调整器，支持5V或3.3V甚至2.8V电源电压。支持低功耗睡眠，支持USB、UART0、UART1、SPI0以及部分GPIO外部唤醒。
鸡笼的做法l芯片内置唯一ID号。
3、封装
封装形式塑体宽度引脚间距封装说明订货型号TSSOP-20 4.40mm 173mil 0.65mm 25mil 薄小型的20脚贴片CH554T SOP-16 3.9mm 150mil 1.27mm 50mil 标准的16脚贴片CH554G MSOP-10 3.0mm 118mil 0.50mm 19.7mil 微小型的10脚贴片CH554E SOP-16 3.9mm 150mil 1.27mm 50mil 标准的16脚贴片CH553G
4、引脚
引脚号
引脚 名称 其它功能名称
(左侧功能优先) 其它功能描述
TSSOP20 SOP16 MSOP10 19 15 9 VCC VDD 电源输入端，需要外接0.1uF 电源退耦电容。 20 16 10 V33 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VCC 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 18 14 8 GND VSS
公共接地端。
6 6 5 RST RST/T2EX_/CAP2_ 后缀下划线的引脚是无下划线的同名引脚的映射。
RST 引脚内置下拉电阻；其它GPIO 默认有上拉电阻。 RST ：外部复位输入。 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。 TIN0～TIN5：0#～5#通道触摸按键电容检测输入。 AIN0～AIN3：0#～3#通道ADC 模拟信号输入。 UCC1、UCC2：USB type-C 双向配置通道。 VBUS1、VBUS2：USB type-C 总线电压检测输入。 XI 、XO ：外部晶体振荡输入端、反相输出端。
RXD 、TXD ：UART0串行数据输入、串行数据输出。
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。
PWM1、PWM2：PWM1输出、PWM2输出。 RXD1、TXD1：UART1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。
UDM 、UDP ：USB 主机或USB 设备的D-、D+信号端。 注：P3.6和P3.7内部使用V33作为I/O 电源，所以其输入输出的高电平只能到V33电压，不支持5V
7 - - P1.0 T2/CAP1/TIN0
石竹素
8 9 - P1.1
T2EX/CAP2/TIN1 /VBUS2/AIN0
17 - - P1.2 XI/RXD_
16 - - P1.3 XO/TXD_
2 2 1 P1.4
T2_/CAP1_/SCS /TIN2/UCC1/AIN1 3 3 2 P1.5 MOSI/PWM1/TIN3 /UCC2/AIN2
4 4 3 P1.6 MISO/RXD1/TIN4
5 5 4 P1.7 SCK/TXD1/TIN5
10 8 - P3.0 PWM1_/RXD
合同比对9 7 - P3.1 PWM2_/TXD
1 1 - P3.2
TXD1_/INT0
/VBUS1/AIN3
11 10 - P3.3 INT1
12 11 - P3.4 PWM2/RXD1_/T0
13 - - P3.5 T1 14 12 6 P3.6 UDP 15 13
7
P3.7 UDM
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 描述
RO 表示访问类型：只读
WO 表示访问类型：只写，读取的值无效 RW 表示访问类型：可读可写 H 以其结束表示16进制数 B
以其结束表示2进制数
5.1 SFR 简介和地址分布
CH554用特殊功能寄存器SFR 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。
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。
部分SFR具有一个或者多个别名，例如：SPI0_CK_SE/SPI0_S_PRE、UDEV_CTRL/UHOST_CTRL
、UEP1_CTRL/UH_SETUP、UEP2_CTRL/UH_RX_CTRL、UEP2_T_LEN/UH_EP_PID、UEP3_CTRL/UH_TX_CTRL、UEP3_T_LEN/UH_TX_LEN。
部分地址对应于多个独立的SFR，例如：SAFE_MOD/CHIP_ID、ROM_CTRL/ROM_STATUS。
CH554包含8051标准SFR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 特殊功能寄存器表
SFR 0、8 1、9 2、A 3、B 4、C 5、D 6、E 7、F
0xF8 SPI0_STAT SPI0_DATA SPI0_CTRL SPI0_CK_SE
SPI0_S_PRE
SPI0_SETUP RESET_KEEP WDOG_COUNT
0xF0 B
0xE8 IE_EX IP_EX UEP4_1_MOD UEP2_3_MOD
UH_EP_MOD
UEP0_DMA_L UEP0_DMA_H UEP1_DMA_L UEP1_DMA_H
0xE0 ACC USB_INT_EN USB_CTRL USB_DEV_AD
UEP2_DMA_L
UH_RX_DMA_L
UEP2_DMA_H
UH_RX_DMA_H
UEP3_DMA_L
UH_TX_DMA_L
UEP3_DMA_H
UH_TX_DMA_H
0xD8 USB_INT_FG USB_INT_ST USB_MIS_ST USB_RX_LEN UEP0_CTRL UEP0_T_LEN UEP4_CTRL UEP4_T_LEN
0xD0 PSW UDEV_CTRL
UHOST_CTRL
大型屋面板UEP1_CTRL
UH_SETUP
UEP1_T_LEN
UEP2_CTRL
UH_RX_CTRL
UEP2_T_LEN
UH_EP_PID
UEP3_CTRL
UH_TX_CTRL
UEP3_T_LEN
UH_TX_LEN张英森
0xC8 T2CON T2MOD RCAP2L RCAP2L TL2 TH2 T2CAP1L T2CAP1H 0xC0 SCON1 SBUF1 SBAUD1 TKEY_CTRL TKEY_DATL TKEY_DATH PIN_FUNC GPIO_IE 0xB8 IP CLOCK_CFG
0xB0 P3 GLOBAL_CFG
0xA8 IE WAKE_CTRL
0xA0 P2 SAFE_MOD
CHIP_ID
XBUS_AUX
0x98 SCON SBUF ADC_CFG PWM_DATA2 PWM_DATA1 PWM_CTRL PWM_CK_SE ADC_DATA 0x90 P1 USB_C_CTRL P1_MOD_OC P1_DIR_PU P3_MOD_OC P3_DIR_PU 0x88 TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1 ROM_DATA_L ROM_DATA_H
0x80 ADC_CTRL SP DPL DPH ROM_ADDR_L ROM_ADDR_H
ROM_CTRL
ROM_STATUS
PCON
备注：(1)、红文本代表可以按位寻址；(2)、以下是颜框对应说明
寄存器地址
SPI0相关寄存器
ADC相关寄存器
Touch-Key相关寄存器
USB相关寄存器
定时/计数器2相关寄存器
耳机防尘塞
端口设置相关寄存器
PWM1和PWM2相关寄存器
UART1相关寄存器
Flash-ROM相关寄存器
5.2 SFR分类和复位值
表5.2 SFR描述和复位值
功能分类名称地址描述复位值
系统设置相关寄存器B F0h B寄存器0000 0000b ACC E0h 累加器0000 0000b PSW D0h 程序状态寄存器0000 0000b
GLOBAL_CFG B1h
全局配置寄存器(CH554引导程序状态下) 0010 0000b
全局配置寄存器(CH554应用程序状态下) 0000 0000b
全局配置寄存器(CH553引导程序状态下) 0110 0000b
全局配置寄存器(CH553应用程序状态下) 0100 0000b CHIP_ID A1h
CH554芯片ID识别码(只读) 0101 0100b
CH553芯片ID识别码(只读) 0101 0011b SAFE_MOD A1h 安全模式控制寄存器(只写) 0000 0000b DPH 83h 数据地址指针高8位0000 0000b DPL 82h 数据地址指针低8位0000 0000b DPTR 82h DPL和DPH组成16位SFR 0000h SP 81h 堆栈指针0000 0111b
时钟、睡眠及电源控制相关寄存器WDOG_COUNT FFh 看门狗计数寄存器0000 0000b RESET_KEEP FEh 复位保持寄存器(上电复位状态下) 0000 0000b CLOCK_CFG B9h 系统时钟配置寄存器1000 0011b WAKE_CTRL A9h 睡眠唤醒控制寄存器0000 0000b PCON 87h 电源控制寄存器(上电复位状态下) 0001 0000b
中断控制相关寄存器IP_EX E9h 扩展中断优先级控制寄存器0000 0000b IE_EX E8h 扩展中断使能寄存器0000 0000b GPIO_IE C7h GPIO中断使能寄存器0000 0000b IP B8h 中断优先级控制寄存器0000 0000b IE A8h 中断使能寄存器0000 0000b
Flash-ROM 相关寄存器ROM_DATA_H 8Fh flash-ROM数据寄存器高字节xxxx xxxxb ROM_DATA_L
8Eh flash-ROM数据寄存器低字节xxxx xxxxb ROM_DATA 8Eh ROM_DATA_L和ROM_DATA_H组成16位SFR xxxxh ROM_STATUS 86h flash-ROM状态寄存器(只读) 0000 0000b ROM_CTRL 86h flash-ROM控制寄存器(只写) 0000 0000b ROM_ADDR_H 85h flash-ROM地址寄存器高字节xxxx xxxxb ROM_ADDR_L 84h flash-ROM地址寄存器低字节xxxx xxxxb ROM_ADDR 84h ROM_ADDR_L和ROM_ADDR_H组成16位SFR xxxxh
端口设置相关寄存器PIN_FUNC C6h 引脚功能选择寄存器1000 0000b XBUS_AUX A2h 外部总线辅助设置寄存器0000 0000b P3_DIR_PU 97h P3端口方向控制和上拉使能寄存器1111 1111b P3_MOD_OC 96h P3端口输出模式寄存器1111 1111b P1_DIR_PU 93h P1端口方向控制和上拉使能寄存器1111 1111b P1_MOD_OC 92h P1端口输出模式寄存器1111 1111b P3 B0h P3端口输入输出寄存器1111 1111b P2 A0h P2端口输出寄存器1111 1111b P1 90h P1端口输入输出寄存器1111 1111b
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