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C8051F221R 发布时间 时间:2025/12/27 6:31:48 查看 阅读:12

C8051F221R是Silicon Laboratories公司推出的一款高度集成的混合信号片上系统(SoC)微控制器,基于增强型CIP-51内核,具备与标准8051指令集完全兼容的架构。该器件专为需要高精度模拟性能、低功耗和小尺寸封装的应用而设计,广泛应用于便携式设备、工业控制、传感器接口、医疗仪器以及嵌入式控制系统中。C8051F221R采用先进的CMOS工艺制造,工作电压范围宽,可在2.7V至3.6V之间稳定运行,支持多种低功耗模式,包括空闲模式和停机模式,极大延长了电池供电系统的使用寿命。该芯片集成了丰富的外设资源,包括高性能模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、可编程增益放大器(PGA)、电压基准、温度传感器、比较器以及多种数字通信接口如SMBus/I2C、SPI和UART。此外,其片内还包含一个高精度的内部振荡器,无需外部晶振即可实现精确时钟控制,进一步减小系统体积和成本。C8051F221R采用24引脚QFN或MLP小型封装,适合对空间要求苛刻的设计场景。通过Silicon Labs提供的集成开发环境(IDE)和调试工具(如Silicon IDE和USB调试适配器),开发者可以方便地进行代码编写、仿真和在线调试,显著缩短产品开发周期。

参数

核心架构:CIP-51 兼容 8051
  工作电压:2.7V 至 3.6V
  工作温度范围:-40°C 至 +85°C
  时钟源:内部可编程振荡器(±2% 精度),最高系统时钟频率24MHz
  Flash程序存储器:4KB
  RAM数据存储器:256字节
  ADC:10位,200ksps,8通道,带可编程增益放大器(PGA)
  DAC:10位,电压输出
  定时器:2个16位自动重载定时器
  串行接口:1个SMBus/I2C,1个SPI,1个增强型UART
  GPIO:16个可配置I/O引脚
  封装类型:24引脚 QFN(4x4mm)或 MLP
  调试接口:2线制C2调试接口
  电源管理:支持空闲和停机两种低功耗模式
  内部振荡器精度:±2% @ 25°C
  ADC分辨率:10位
  DAC分辨率:10位
  ADC采样率:最高200kSPS
  输入时钟选项:内部振荡器或外部时钟源

特性

C8051F221R具备多项先进特性,使其在同类8位微控制器中脱颖而出。首先,其核心采用CIP-51架构,能够在单指令周期内完成大部分操作,执行效率远高于传统8051架构,显著提升了处理能力,尤其适用于实时性要求较高的控制任务。该芯片集成了高精度模拟前端,包括一个10位、200ksps的ADC,支持最多8路单端或差分输入,并配备可编程增益放大器(PGA),增益可选×0.5、×1、×2、×4、×8,极大增强了对微弱信号的采集能力,适用于压力传感器、热电偶、生物电信号等低幅值模拟信号的测量。同时,片内集成的10位电压输出DAC可用于生成精确的模拟控制信号,实现闭环控制或波形发生功能。
  其次,C8051F221R具备出色的电源管理能力,支持多种低功耗运行模式。在正常工作模式下电流仅为几毫安,而在停机模式下可将功耗降低至微安级别,非常适合由电池长期供电的应用场景。内部集成的±2%精度可调振荡器无需外部晶振即可提供稳定的系统时钟,不仅节省了外部元件成本,还提高了系统可靠性。此外,该器件支持全速运行下的在线系统调试(In-System Debugging),通过专用的C2两线调试接口即可实现断点设置、单步执行、寄存器查看等功能,极大简化了开发与调试流程。
  再者,C8051F221R拥有丰富的数字外设资源,包括标准的UART、SPI和SMBus/I2C接口,支持与其他微控制器、传感器或显示模块进行无缝通信。所有I/O引脚均可配置为推挽或开漏输出,并具备可编程上拉电阻,增强了对外部电路的适应能力。芯片内置的电压基准和温度传感器可用于自校准和环境监测,提高系统整体精度。其24引脚小型封装在保证功能完整性的同时,最大限度地节省了PCB空间,特别适用于紧凑型便携设备。最后,该芯片具备良好的抗干扰能力和宽温工作范围,可在工业级环境下稳定运行,确保系统长期可靠工作。

应用

C8051F221R因其高度集成、低功耗和小尺寸特性,广泛应用于多个领域。在便携式医疗设备中,如血糖仪、脉搏血氧计和手持式诊断工具,该芯片能够精确采集生物电信号并进行本地处理,同时依靠低功耗特性延长电池寿命。在工业自动化领域,它常用于智能传感器节点、4-20mA电流环变送器和过程监控模块,利用其内置ADC和PGA实现高精度模拟信号调理,并通过SMBus或SPI与主控系统通信。消费类电子产品中,如智能家居传感器、无线遥控器和小型测量仪表,C8051F221R凭借其集成度高、外围元件少的优势,有效降低了整体BOM成本和设计复杂度。此外,在汽车电子中的非关键子系统,如车窗控制、座椅调节或车内环境监测模块,该芯片也能胜任基本的控制与传感任务。由于其支持在线调试和快速开发,C8051F221R也常被用于教学实验平台和原型验证系统,帮助工程师和学生快速实现功能验证和算法测试。其宽电压工作范围和工业级温度适应性,使其在恶劣环境下的嵌入式控制系统中表现出色,是中小规模嵌入式应用的理想选择。

替代型号

C8051F220,C8051F226,C8051F230

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C8051F221R参数

  • 标准包装1
  • 类别集成电路 (IC)
  • 家庭嵌入式 - 微控制器,
  • 系列C8051F2xx
  • 核心处理器8051
  • 芯体尺寸8-位
  • 速度25MHz
  • 连通性SPI,UART/USART
  • 外围设备欠压检测/复位,POR,WDT
  • 输入/输出数22
  • 程序存储器容量8KB(8K x 8)
  • 程序存储器类型闪存
  • EEPROM 大小-
  • RAM 容量256 x 8
  • 电压 - 电源 (Vcc/Vdd)2.7 V ~ 3.6 V
  • 数据转换器A/D 22x8b
  • 振荡器型内部
  • 工作温度-40°C ~ 85°C
  • 封装/外壳32-LQFP
  • 包装剪切带 (CT)
  • 其它名称336-1009-1