深入解析FlashFlex MCU SST89E54RD2A/RDA与SST89E58RD2A/RDA

一、产品概述

在电子设计领域，微控制器是众多项目的核心组件。今天要介绍的FlashFlex MCU SST89E54RD2A/RDA和SST89E58RD2A/RDA，虽然不推荐用于新设计，但对于一些特定的应用场景，它们依然有着独特的价值。这两款微控制器采用了SST专利和专有的SuperFlash CMOS半导体工艺技术，具有成本和可靠性方面的显著优势，并且使用8051指令集，与标准8051微控制器设备引脚兼容。

文件下载：SST89E54RD2A-40-C-NJE.pdf

二、产品特性

（一）基本特性

1. 8位8051兼容：完全软件兼容、开发工具集兼容以及引脚封装兼容，这使得开发者可以方便地将现有的8051相关代码和开发工具应用到这款MCU上。
2. 工作频率：在5V电压下，可在0 - 40 MHz的频率范围内工作。
3. 内部RAM：拥有1 KByte的内部RAM，能满足一些基本的数据存储需求。

（二）存储特性

1. 双块SuperFlash EEPROM：
   • 主块有16/32 KByte，次块有8 KByte，块大小为128字节。
   • 每个块都有独立的安全锁，支持软锁功能。
   • 在应用编程（IAP）期间可并发操作，并且在IAP期间支持中断的内存覆盖。
2. 外部地址范围：支持高达64 KByte的程序和数据内存的外部地址范围，为系统扩展提供了可能。

（三）外设特性

1. 端口特性：有三个高电流驱动端口（每个16 mA），四个8位I/O端口（共32个I/O引脚）和一个4位端口，能满足不同的外设连接需求。
2. 定时器/计数器：配备三个16位定时器/计数器，可用于定时、计数等功能。
3. UART：全双工、增强型UART，具备帧错误检测和自动地址识别功能，方便进行串口通信。
4. 中断系统：有十个中断源，分为四个优先级级别，包括四个外部中断输入，能及时响应各种外部事件。
5. 其他特性：可编程看门狗定时器（WDT）、可编程计数器阵列（PCA）、SPI串行接口等，丰富了MCU的功能。

（四）其他特性

1. 时钟模式：标准为每个周期12个时钟，也可选择将速度加倍至每个周期6个时钟。
2. 逻辑电平：支持TTL和CMOS兼容的逻辑电平。
3. 低功耗模式：包括带外部中断唤醒的掉电模式和空闲模式，适合对功耗有要求的应用。
4. 温度范围：商业级温度范围为0°C至 +70°C。
5. 封装形式：有44引脚PLCC、40引脚PDIP（端口4功能不可用）和44引脚TQFP等多种封装可供选择，且所有无铅（无铅）设备均符合RoHS标准。

三、功能模块与引脚分配

（一）功能模块

从功能模块图可以看出，该MCU包含了SuperFlash EEPROM主块和次块、I/O端口、看门狗定时器、中断控制、8051 CPU核心、RAM等多个部分，各部分协同工作，实现了MCU的各种功能。

（二）引脚分配

不同的封装形式有不同的引脚分配，如40引脚PDIP、44引脚TQFP和44引脚PLCC。每个引脚都有其特定的功能，例如P0端口是8位开漏双向I/O端口，P1端口有内部上拉电阻，部分引脚还有特殊功能，如P1.0可作为定时器/计数器2的外部计数输入或时钟输出等。在设计电路时，需要根据具体的应用需求合理使用这些引脚。

四、内存组织

（一）程序闪存内存

MCU有两个内部闪存内存块，主闪存内存块（块0）有16/32 KByte，次闪存内存块（块1）有8 KByte。通过SFCF[1:0]位控制程序存储体选择，实现不同的程序内存配置。

（二）数据RAM内存

数据RAM有1024字节的内部内存，外部数据内存可寻址高达64KB。内部数据内存分为四个部分，不同部分的寻址方式有所不同，需要开发者根据具体情况进行操作。

（三）双数据指针

该MCU有两个16位数据指针，通过AUXR1中的DPS位选择访问哪个数据指针，可通过单条INC指令快速切换。

五、特殊功能寄存器

大部分FlashFlex微控制器家族的独特功能由特殊功能寄存器（SFR）中的位控制，包括CPU相关、闪存内存编程、看门狗定时器、定时器/计数器、接口等多个方面的寄存器。每个寄存器都有其特定的功能和复位值，开发者需要深入了解这些寄存器的使用方法，才能充分发挥MCU的性能。

六、闪存内存编程

（一）产品识别

通过Read - ID命令可以访问识别设备和制造商的签名字节，外部编程器主要使用这些签名字节来选择编程算法。

（二）应用编程模式

MCU提供24/40 KByte的应用可编程闪存内存。在应用编程期间，微控制器的CPU进入IAP模式，两个闪存内存块允许CPU从一个块执行用户代码，同时另一个块进行擦除或重新编程。通过特殊功能寄存器（SFR）中的邮箱寄存器（SFST、SFCM、SFAL、SFAH、SFDT和SFCF）控制和监控设备的擦除和编程过程。

（三）编程命令

包括芯片擦除、块擦除、扇区擦除、字节编程、字节验证等多种命令，每个命令都有其特定的操作步骤和寄存器设置。在使用这些命令时，需要注意安全锁的状态，避免对正在执行代码的块进行写操作，以免导致不可预测的程序行为和数据损坏。

七、定时器/计数器

（一）定时器设置

MCU有三个16位寄存器可作为定时器或事件计数器，分别为定时器0（T0）、定时器1（T1）和定时器2（T2）。通过设置TMOD、TCON和T2CON寄存器来配置定时器的工作模式，不同的模式适用于不同的应用场景。

（二）可编程时钟输出

P1.0引脚除了作为常规I/O引脚外，还可以配置为定时器/计数器2的外部时钟输入或输出50%占空比的时钟。通过设置相关寄存器，可以实现时钟输出功能，其频率取决于振荡器频率和定时器2捕获寄存器的重载值。

八、串行I/O

（一）全双工、增强型UART

MCU的串行I/O端口是全双工端口，允许数据在硬件上同时进行发送和接收。UART有四种操作模式，通过SCON寄存器的SM0和SM1位选择。此外，还具备帧错误检测和自动地址识别功能，提高了通信的可靠性和效率。

（二）串行外设接口（SPI）

SPI接口支持主或从操作，最高位频率可达10 MHz，支持LSB或MSB优先的数据传输，有四种可编程位速率，具备传输结束标志（SPIF）和写冲突标志保护（WCOL）等功能，可实现与外设或其他MCU的高速同步数据传输。

九、看门狗定时器

看门狗定时器（WDT）用于防止软件死锁和实现自动恢复。用户软件必须在用户定义的时间周期内刷新WDT，否则如果WDT超时，将触发内部硬件复位。WDT使用系统时钟（XTAL1）作为时间基准，其超时周期可以通过WDTD寄存器设置。

十、可编程计数器阵列（PCA）

PCA是一个特殊的16位定时器，有五个16位捕获/比较模块，每个模块可以编程为上升和/或下降沿捕获、软件定时器、高速输出、脉冲宽度调制器或看门狗定时器（仅模块4）等模式。PCA可以提供更多的定时功能，减少CPU的干预，提高系统的性能和准确性。

十一、安全锁

（一）类型

MCU有硬锁和软锁两种安全锁类型。硬锁激活后，从解锁或软锁的程序地址空间执行的MOVC或IAP指令无法读取硬锁内存块中的代码字节；软锁允许在预定的安全环境下通过应用编程模式更新软锁内存块中的程序代码。

（二）状态

通过SFST[7:5]的三个安全锁位控制主块和次块的锁定状态，有四个不同的安全锁级别，不同级别对内存的读写和编程操作有不同的限制。

十二、复位与中断

（一）复位

系统复位通过RST引脚实现，需要在振荡器稳定后，将RST引脚置为高电平至少两个机器周期。复位后，所有特殊功能寄存器（SFR）恢复到复位值，而1 KByte的片上RAM内容在运行时不受影响，但上电时其内容不确定。

（二）中断

MCU支持八个中断源，采用四级优先级方案。不同的中断源有不同的中断标志、向量地址、中断使能和优先级设置，开发者需要根据具体需求合理配置中断，以确保系统能够及时响应各种事件。

十三、电源节省模式

（一）空闲模式

通过设置PCON寄存器中的IDL位进入空闲模式，此时程序计数器（PC）停止，系统时钟继续运行，所有中断和外设保持活动状态，片上RAM和特殊功能寄存器保持数据。可以通过系统中断或硬件复位退出空闲模式。

（二）掉电模式

设置PCON寄存器中的PD位进入掉电模式，此时时钟停止，外部中断仅对电平敏感中断有效，SRAM内容保留。可以通过启用的外部电平敏感中断或硬件复位退出掉电模式。

十四、系统时钟与时钟选项

（一）时钟输入选项

MCU可以使用内部反相放大器（XTAL1、XTAL2）配置为片上振荡器，也可以使用外部时钟源驱动。在使用外部时钟源时，XTAL2应断开，XTAL1由外部信号驱动。

（二）时钟加倍选项

默认情况下，MCU以每个机器周期12个时钟运行，也可以通过外部主机模式或IAP模式启用时钟加倍选项，将速度提高到每个机器周期6个时钟。但在访问外部内存和外设时，需要谨慎考虑。

十五、电气规格

（一）绝对最大应力额定值

包括环境温度、存储温度、引脚电压、输出电流、功耗等方面的限制，在使用MCU时，必须确保工作条件在这些额定值范围内，以避免对设备造成永久性损坏。

（二）工作范围

规定了环境温度、电源电压、振荡器频率等工作参数的范围，开发者需要根据实际应用需求选择合适的工作条件。

（三）可靠性特性

包括闪存内存的耐久性和数据保留时间等特性，这些特性对于保证系统的长期稳定性非常重要。

（四）AC和DC电气特性

详细规定了MCU在交流和直流条件下的各种电气参数，如输入输出电压、电流、脉冲宽度等，这些参数是电路设计和性能评估的重要依据。

十六、产品订购信息

产品订购信息包括产品型号、封装类型、操作温度、工作频率、电压范围等方面的信息。开发者可以根据具体需求选择合适的产品型号和封装形式。

FlashFlex MCU SST89E54RD2A/RDA和SST89E58RD2A/RDA虽然不推荐用于新设计，但对于一些特定的应用场景，它们依然有着丰富的功能和良好的性能。电子工程师在使用这款MCU时，需要深入了解其特性、功能模块、内存组织、编程方法等方面的知识，才能充分发挥其优势，设计出稳定可靠的电子系统。你在使用这款MCU的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。