ADUC816_15 Datasheet, PDF (2/68 Pages) Analog Devices – MicroConverter, Dual-Channel 16-Bit ADCs with Embedded Flash MCU

ADuC816
TABLE OF CONTENTS
FEATURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
GENERAL DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
SPECIFICATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
TIMING SPECIFICATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
ORDERING GUIDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
PIN FUNCTION DESCRIPTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
ADuC816 BLOCK DIAGRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
MEMORY ORGANIZATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
OVERVIEW OF MCU-RELATED SFRS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Accumulator SFR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
B SFR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Stack Pointer SFR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Data Pointer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Program Status Word SFR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Power Control SFR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
SPECIAL FUNCTION REGISTERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
SFR INTERFACE TO THE PRIMARY AND
AUXILIARY ADCs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
ADCSTAT (ADC Status Register) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
ADCMODE (ADC Mode Register) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
ADC0CON (Primary ADC Control Register) . . . . . . . . . . . . . . 27
ADC1CON (Auxiliary ADC Control Register) . . . . . . . . . . . . . 28
SF (Sinc Filter Register) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
ICON (Current Sources Control Register) . . . . . . . . . . . . . . . . 29
ADC0H/ADC0M (Primary ADC Conversion Result
Registers) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
ADC1H/ADC1L (Auxiliary ADC Conversion Result
Registers) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
OF0H/OF0M (Primary ADC Offset Calibration
Registers) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
OF1H/OF1L (Auxiliary ADC Offset Calibration
Registers) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
GN0H/GN0M (Primary ADC Gain Calibration
Registers) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
GN1H/GN1L (Auxiliary ADC Gain Calibration
Registers) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
PRIMARY AND AUXILIARY ADC CIRCUIT
DESCRIPTION OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Primary ADC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Auxiliary ADC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
PRIMARY AND AUXILIARY ADC NOISE
PERFORMANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Analog Input Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Primary and Auxiliary ADC Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Analog Input Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Programmable Gain Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Bipolar/Unipolar Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Burnout Currents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Excitation Currents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Reference Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Reference Detect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Sigma-Delta Modulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Digital Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
ADC Chopping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
NONVOLATILE FLASH/EE MEMORY . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Flash/EE Memory Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Flash/EE Memory and the ADuC816 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
ADuC816 Flash/EE Memory Reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Using the Flash/EE Program Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Flash/EE Program Memory Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Using the Flash/EE Data Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
ECON–Flash/EE Memory Control SFR . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Flash/EE Memory Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Using the Flash/EE Memory Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Erase-All . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Program a Byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
USER INTERFACE TO OTHER ON-CHIP ADuC816
PERIPHERALS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
DAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
On-Chip PLL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Time Interval Counter (TIC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Watchdog Timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Power Supply Monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
SERIAL PERIPHERAL INTERFACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
MISO (Master In, Slave Out Data I/O Pin), Pin 14 . . . . . . . . . 48
MOSI (Master Out, Slave In Pin), Pin 27 . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
SCLOCK (Serial Clock I/O Pin), Pin 26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
SS (Slave Select Input Pin), Pin 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Using the SPI Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
SPI Interface—Master Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
SPI Interface—Slave Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
I²C-COMPATIBLE INTERFACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
8051-COMPATIBLE ON-CHIP PERIPHERALS . . . . . . . . . . . . 51
Parallel I/O Ports 0–3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Timers/Counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
TIMER/COUNTER 0 AND 1 OPERATING MODES . . . . . . . . 54
Mode 0 (13-Bit Timer/Counter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Mode 1 (16-Bit Timer/Counter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Mode 2 (8-Bit Timer/Counter with Autoreload) . . . . . . . . . . . . 54
Mode 3 (Two 8-Bit Timer/Counters) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Timer/Counter 2 Data Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
TH2 and TL2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
RCAP2H and RCAP2L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Timer/Counter 2 Operating Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
16-Bit Autoreload Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
16-Bit Capture Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
UART SERIAL INTERFACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
SBUF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Mode 0: 8-Bit Shift Register Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Mode 1: 8-Bit UART, Variable Baud Rate . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Mode 2: 9-Bit UART with Fixed Baud Rate . . . . . . . . . . . . . . . 58
Mode 3: 9-Bit UART with Variable Baud Rate . . . . . . . . . . . . . 58
UART Serial Port Baud Rate Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Timer 1 Generated Baud Rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Timer 2 Generated Baud Rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
INTERRUPT SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Interrupt Priority . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
ADuC816 HARDWARE DESIGN CONSIDERATIONS . . . . . . 62
Clock Oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
External Memory Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Power-On Reset Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Power Supplies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Power Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Power-Saving Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Grounding and Board Layout Recommendations . . . . . . . . . . . 64
ADuC816 System Self-Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
OTHER HARDWARE CONSIDERATIONS . . . . . . . . . . . . . . . 65
In-Circuit Serial Download Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Embedded Serial Port Debugger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Single-Pin Emulation Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Enhanced-Hooks Emulation Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Typical System Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
QUICKSTART DEVELOPMENT SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . 67
Download—In-Circuit Serial Downloader . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
DeBug—In-Circuit Debugger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
ADSIM—Windows Simulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
OUTLINE DIMENSIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
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