基于微处理器C8051F310和低成本单片UHF收发器SI4438的无线抄表系统

2016-07-23 世强
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引言
在布线复杂,不方便布线或者不允许布线的情况下,采用短距离无线通信方案来解决抄表数据的传输问题,是一种比较好的选择方式。这样可以省去繁琐的布线工作,使安装和维护工作变得简单便捷。本方案采用的是Si4438射频通信模块,和C8051F310 MCU相结合的方式来实现无线抄表的无线通信。


硬件设计

系统主要由MCU控制单元、射频收发单元、UART接口单元等组成。单片机采用C8051F310芯片;无线通信系统采用SI4438收发芯片。

1)MCU单元
本设计选用SILICON LABS公司的微处理器C8051F310,功能框图如图1所示。C8051F310微处理器是完全集成的混合信号片上系统型MCU芯片。


图1:C8051F310功能框图


具有以下主要特征:
高速、流水线结构的8051兼容的CIP51内核(可达25MI/S)。
全速、非侵入式的在系统调试接口(片内)。
带模拟多路器、真正10位200kps 25通道单端/差分ADC。
高精度可编程25MHz内部振荡器。
16KB在系统编程FLASH存储器。
1280B片内RAM。
硬件实现的SMBUS、I2C、增强型UART和增强型SPI串行接口。
4个通用16位定时器。
具有5个捕捉/比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器/定时器阵列(PCA)。
片内上电复位、VDD监视器和温度传感器。
片内电压比较器(2个)。
29/25个端口(允许5V输入)。


具有片内上电复位、VDD监视器、看门狗、定时器和时钟振荡器的C8051F31x是真正能独立工作的片上系统。

2)射频收发单元
SI4438是Silicon Labs公司专门为中国无线抄表推出的一款高性价比的射频收发芯片,是一款低成本单片UHF收发器,专为低功耗无线应用而设计,具有功耗低、体积小、使用简单、操作灵活等特点。功能框图如图2所示。

具有极低的接收灵敏度和高的发射功率,接收灵敏度低至-124dBm,最大发射功率高达20dBm,都远远优于业界同行竞争对手。电路主要为中国抄表标准频段425~525MHz而设计。


SI4438通过SPI接口同MCU通信,MCU采集到的数据通过SPI接口上传给SI4438,SI4438将收到的数据自行打包处理通过天线发射出去,打包处理等工作无需MCU干预,这样大大简化软件的设计复杂度,为客户的产品上市争取宝贵的时间。


图2:SI4438功能框图



3)UART接口单元
MCU有一个UART外设,再通过外接一个转化电路(UART转RS232)便可与PC机进行通信。 MCU可以JTAG口进行程序下载。

软件设计
软件设计的开发环境采用Simplicity Stido,编译环境可以内嵌Keil或者IAR。
1)单片机初始化
系统上电后,单片机的状态处于默认状态,可以根据使用需要进行配置。在此,需要对IO端口管脚进行设置。其他未用到的IO端口可以全部输出低电平以提高系统的抗干扰能力。 MCU采用SPI接口和SI4438进行通信。

开发环境采用Simplicity Stido和Keil编译环境,使用C51编程语言编程。

上位机或外设通过串口同MCU进行通信,控制MCU通过SPI接口同SI4438进行数据通信,或者对SI4438进行控制、初始化等工作。

程序为:




2)SI4438初始化
在上电之初,SI4438也处于默认状态,需要设置才能按照预期效果工作。



设计中遇到的问题以及解决
本设计中,在首次测试时发现通信距离不理想,经检查和分级测试,发现模块的发射功率较小,和数据手册上的标称功率相差较大,通过调节发射匹配电路,发射功率明显增强,通信距离达到理想效果。

结束语
由C8051F310单片机和SI4438构成的无线数据传输系统,可以实现低功耗抄表系统的无线数据传输,具有成本低、通用性强、可扩展以及操作灵活简单的特点,可以广泛应用在无线通信系统中。


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  • 用户11222541 Lv4. 资深工程师 2018-02-17
    C8051可以低功耗么?
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型号- C8051T604-GS,SI8420AD-A-IS,WF111,SI7007-A20-IM1,SI8035AA-B-IU,C8051T604-GM,C8051F813-GU,SI8642ET-IS,C8051F541-AM,SL16020DC,C8051F813-GM,C8051F587-AM,C8051F044,SI2434,SI4613,C8051F043,SI4614,C8051F046,C8051F045,C8051F587-AQ,SI2435,C8051F047,C8051F541-AQ,TS3001,TS3002,SI2439,TS3003,SI8712CC-B-IP,TS3004,C8051F060,C8051F531-C-IM,TS3006,C8051F062,SI8710AD-B-IS,C8051F061,SI8712CC-B-IS,C8051F064,C8051F063,EFM32LG230FX - QFN64,EZR32WG230F64R69G,EFM32WG880FX - QFP100,EFM32WG980FX - QFP100,SI8233BB-C-IS1,C8051F531-C-IT,SI51210,SI8635BD-B-IS,C8051F975-A-GM,SI8230BB-B-IS1,SI8232BB-B-IS,C8051F394-A-GM,SI4624,C8051T616-GM,SI4622,SI8635BT-IS,C8051F573-IM,SI4629,C8051F530-C-AM,SI8920BD-IS,C8051F530-C-AT,C8051F801-GM,C8051F711-GQ,C8051F585-IM,SI21802,C8051F585-IQ,EFM32LG390FX - BGA112,SI8605AC-B-IS1,C8051F370-A-GM,EFM8BB10F2G-A-QFN20,C8051F066,C8051F065,C8051F067,SI2457,SI3452B-B02-GM,SI88243ED-IS,C8051F801-GU,C8051F506-AQ,SI7005-B-GM1,SI2167-C,SI21682-C,SI7022-A20-IM,SI8642AB-B-IS,SI8650ED-B-IS,SI2167-B,SI8719BC-A-IP,TSM9118,SI8631AB-B-IS,TSM9117,SI8234AB-C-IS,TSM9119,SI8234AB-C-IM,EFM32WG390FX - 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产品    发布时间 : 2024-04-19

Silicon Labs Quality and Reliability Report First Quarter 2021

型号- EFM8X,BGM12X,SI2167-BXX,EFR32MG1V1X,SL2309,SI539X,SI2166-DXX,SI2169-X,TSM96XX,SL38020,SI1102,SI2433,C8051F2XX,C8051F39X,SI2436,SI5225X,SI2438,SI484X,SI5384X,SI2437,SI5372X,TS3001,TS3002,SI242X,SI2439,TS12XX,TS3003,TS3004,TS3005,CP213X,TS3006,EFR32MG14PX,EFM32LG,ZM51X,IAP6XX,SL2304,SL2305,SI49XX,CP2102N,CF0XX,EFM32GG3X,SI2167-AXX,SI2166-CXX,IAP87X,SI2168-X,SI1120,SL16XX,SI2456,SI47XX-B1X,SI47XX-C3X,C8051F1XX,EFM32TG110X,SI5382X,SI220X,SI474X,CP211X,TS6XXX,WF200,TSM60XX,SI5310-C,SI3291X,CYWXXX,SI1132,IAP7XX,SI1133,CP2120,SI221X,SI100X,SI5383X,CF1XX,EFM32JG,SI475X,SI5371X,CF38X,EFM32GG8X,SI5339X,SL28PCIE50,SL188X,TSM98XX,SI2166-BXX,CTXXX,SI828X,SL2874,SI804X,SI5380X,SI7060X,C8051F4XX,TS1005,TS1004,C8051F35X,SI47XX-B3X,TS1003,TS1002,CP2107,TS1001,CP2105,CP2104,EZR32X,SI3404X,CP2109,CP2108,SIM3XXXX,SL2861,SI805X,SL2864,IAP4XX,SI2401,SI2400,SI47XX-B2X,SI2403,CP2103,EFM32HG,CP2102,CP2101,SI47XX-C4X,C8051F36X,CF2XX,CF39X,SI5381X,SI4709,CF36X,SI3407X,SI4708,TS7XXX,S3UX,SL28PCIE30,CP254X,SI2166-AXX,TSM97XX,SL3816,SL2850,SI470X-C19,SI806X,SI4830,SL2854,SI4834,SI2535,C8051F37X,SI4836,CF37X,CP26XX,SI3406X,SI482X,EFM32GG9X,EFM32TG2X,C8051TXXX,C8051F38X,CF34X,EFR32MG13P8X,SI5328,TS1005SL28EB717,SI5327,SI5326,SI5325,SI5324,SI5323,SI53102,SI5322,SI824X,SI5211X,SI5332X,C8051F31X,EFM32G2X,SI5320X,EFR32FG1X,SL28SR,SI703X,SL3800,SI2417-E,SL151,CF4XX,SL153,CF35X,SI2417-D,EFM32TG108X,SL28EB636,SI483X-B,SL158,SI2493-D,SI2493-C,SI53108,C8051F32X,SI2164-X,SI83XX,SI53106,SI825X,51X,SL28EB742,CF32X,EFR32MG13P6X,SI2404-D,IA14XX,SI2404-C,SL28EB745,TSM99XX,SL28EB740,C8051F33X,SI3050-D,SI5321-H,SI3050-E,SI5330X,RM2,SI826X,C8051F5XX,SI3228X,CF5XX,SL28EB731,CF33X,EFR32MG13P7X,SL28EB735,SL23EP,SI2163-X,C8051F34X,SI5331X,SI827X,SI803X,53X,EFR32FG2X,TS9XXX,SI3229X,SI2167-DXX,CF30X,CPTXXXX,SI5376X,C8051F8XX,SI7008,SI7007,SI7006,SI7005,54X,SL28770,SL28EB797,SL28773,SL28774,SL28775,CF31X,SL28776,SL28779,SI3226-X,55X,CP4000,SI241X-B,SI2167-CXX,SI241X-C,IA12XX,SI241X-A,BM11X,SI241X-H,SI241X-F,SI241X-G,SL28EB781,C8051F7XX,SI822X,SI50122,SI5374X,EFR32Z,SI701X,56X,EFR32MG1P7X,EFM32GG2X,EFR32R,SI2457-FT,SL28EB774,CF7XX,WFM200,SI2165-X,SI823X,SI5375X,C8051F30X,57X,SI702X,SI84XX,BGM11SX,CP22XX,EFM32GG1X,TSM12XX,ZW0X,SI307X,500X,BGX13S22GX,CF8XX,SI479XX,EFM32TG11BX,SI41XX,SI87XX,SI308X,59X,SI8SX,SI502X,EFR32MG1P6X,SI2160-X,SI405X,SI8273-D-IDI,TSAXXXX,EFPX,IA10XX,EFM32ZG,C8051F9XX,SI854X,SI406X,SL38160CZC-30B,SI2435-E,SL15300EZC-70,SI2435-F,SI72X,CF9XX,SI2435-C,SI2435-D,EFM32G8X,SI86XX,SI504X,SI2435-B,SL15300EZC-75,EFR32MG1B6X,SI3226X-C,SL28EB721,SL15100CZC-1,SL28EB720,SL28EB725,BGM220SX,IA32XX,SI2191,EFR32MG1P1X,SI2190,SI53019,S3CX,SI2196,EFR32BG1X,SI436X,SI5336X,SL28EB719,SI5301C,SL28EB717,EFR32MG1B7X,IAP90X,SI2415-D,SI53212X,SI5338X,RWM3,SI216XX-X,SI2162-X,SI3052,EFR32MG1P2X,SI3054,SI5216X,SI3056,SI510X,SI534X,SI401X,ZGM,MGM13SX,SI5364,SI5365,SL28PCIE2,SI5368,SI31XX,SI535X,SI5369,SI5366,SI5213X,SI5367,SI5334X,SI402X,SI511X,EFR32MG2X,SI850X,EFM32PG2,EFM32WG,SI5311X,EFM32G3X,SI5013,EFR32BG2X,SI5010,SI88XX,SD35X,SI306X,SI403X,SL28DB,SI2161-X,SI5214X,SI5335X,SI512X,EFM32PG1,SI851X,SL281XX,TSM92XX,SI3219X,SL28PCIE10,CP240X,IAP93X,SI705X-A20,SI2151,SI2150,SI2153,SI3000,SI2155,BGM13S3X,SI2157,SI117X,SI2156,SI2159,SI3006,SL28PCIE19,SI2158,SI3005,SI347X,SI432X,SI892X,SI3008,SI3007,EM26X,SI3009,SL28PCIE16,EFR32MG1B1X,SI5386X,SL28PCIE14,SI3218X,CY2815,SI3011,SI3010,SI3012,SI118X,SI3015,SI348X,SI106X,SI3014,SI324X,SI3017,SI433X,SI5317,SI3016,SI3019,SI3018,SI445X,SI5316,EFR32MG1B2X,BGM13S22FX,EM25X,SI5319,IAP91X,TSM91XX,CP250X,EFM32TG8X,SI2171,SI2170,SI2173,SI2172,SI2177,SI2176,SI2178,SI446X,SI5315X-A,SI5388X,SI5315X-C,TS3300,SI3402X,SI2180,SI2182,SI705X-A10,SI2181,SI5409X,SI2183,SI2185,SI108X,SI302X,SI435X,SL28PCIE06,EM35X,SI3239X,SI2111,SI2113,C8051F0XX,SI2115,SI476X,SI210X,SI101X,EM34X,SI5221X,TS4XXX,SI2434-D,SI2457-D,TS331X,SI2457-C,IAP86X,EFR32MG12PX,SI3450,SI4780,SI3453,SI3211,SI3452,SI3210,BGX220S2,SI2124,SI3455,SI3454,SI3457,SI3215,SI477X,SI2434-C,SI3456,SI114X,SI2128,SI3459,SI5389X,SI2127,SI102X,SI3216,SI3458,SI320X,SI4732-AXX,SI5220X,SL15300DZC-56,SI3217X,TSM93XX,SI4430,SI2494,SI3220,SI4312,SI4313,SI4310,SI4431,SI4311,SI4432,SI2137,SI115X,SI2136,SI3225,SI35XX,SI4438,SI103X,SI2138,SI3227,SI890X,SI442X,TS11XX,EM31X,SI47XX-D,SI8271-D-IDI,SI2140,SI2141,SI3230,SI2144,SI3233,SI2143,SI3232,SI2146,SI2145,SI2148,SI346X,SI2147,SI46XX,SI3238,SI8271-D-YDI

测试报告  -  SILICON LABS  - Rev No 01  - 14-Apr-2021 PDF 英文 下载

Process Change Notice #1110051 Addition of C-Pak as a Tape and Reel Supplier

型号- SI3231-A-GMR,SI3065-A-FTR,C8051F381-GQR,CT632-XM0449GMR,C8051T612-GQR,CF305-PX0573GMR,C8051T603-GMR,SI32171-B-FM1R,SI3216M-C-GMR,C8051F530-C-AMR,C8051F712-GMR,SI8235AB-D-ISR,CF330-PM0467GMR,ML0507-B,C8051F349-GQR,CF330-PX0482GMR,SI2457-D-GTR,ML0507-A,SI3006-B-FTR,CF321-PM0226GMR,SI8645BC-A-ISLR,SI3452B-B02-GMR,SI2403-G-FTR,SI8244CB-C-ISLR,CF921-PM0570GMR,SI8230AB-D-ISLR,SI3050-EL-GTR,CP2201-GMR,CP2120-GMR,CF704-XL0010GQR,SI8233AB-C-ISLR,SI8233AD-C-ISR,SI8440BB-C-ISR,SI8230BB-B-ISR,SI8232AB-D-ISR,CF500-XL0010IQR,SI2404-D-FTR,SI8241CB-D-ISLR,SI8620BD-A-ISR,SI32268-C-GM1R,C8051F553-AMR,C8051F302-GSR,C8051F705-GQR,C8051F124-GQR,SI8519-C-ISR,SB014-C-FSR,C8051F802-GUR,SI3056-D-ZS3R,C8051F043-GQR,CF327-PX0563GMR,SI8640EC-A-ISLR,CF330-PX0584GMR,SI2417-E-FTR,CP2102XX0539GMR,C8051F766-GMR,SI2404-D-FSR,SI8244BB-C-ISR,SI3211-E-FMR,SI8645BD-A-ISR,CF000-XX0006GQR,CT321-PX0524GMR,CP2101SX0143GMR,SI8404AB-A-ISLR,SI8642EC-B-ISLR,SI8420AD-A-ISR,SI8435BB-C-ISLR,SI3227-C-GQR,C8051F365-GMR,SI8662BD-B-ISR,C8051F349-GMR,C8051F133-GQR,C8051F587-IMR,SI8423BB-B-ISR,C8051F230-GQR,C8051F302-GMR,SB019-C-FSR,CF023-PM0089GQR,SI3054-G-ZS81R,C8051F714-GQR,SI8641AD-A-ISR,SI3056-D-ZS9R,SI8662ED-B-ISR,C8051F540-IMR,C8051F560-AMR,C8051F531A-ITR,SI8642BD-A-ISR,CP2102XM0499GMR,SI3071-F-FSR,BD0400X0400K,C8051F521-C-IMR,CP2104XX0521GMR,SI8422BD-D-ISR,SIL005-C-GMR,SI8519-C-IMR,SI5041-D-GMR,SI8421AD-D-ISR,SI8655BA-B-ISR,SI8620EC-B-ISR,CF534APM0594IMR,SI8642BC-B-ISLR,SI8235AA-E-IMR,CT602-PX0427GMR,SI8422AB-B-ISR,SI8460AB-A-ISLR,SI2418-B-FTR,C8051F562-AQR,SI8455BA-B-ISLR,C8051F544-AMR,CF340-PX0417GQR,SI3019-C-FTR,SI8900B-A01-GSR,SI8651ED-A-ISR,C8051T605-GSR,SI2434-D-FTR,C8051F811-GSR,SI3461-E03-GMR,CT604-XM0579GMR,SI3052-ZQ9R,BD0300X0300B,SI32269-C-FM1R,C8051F901-GUR,SI3450-B-GMR,SI8655BA-B-IUR,C8051F804-GSR,SI3456-F04-IUR,SI2434-D-FSR,C8051F363-GQR,C8051F703-GQR,C8051F320-GQR,SI2212-C-GQR,SI8900D-A-GSR,C8051F587-IQR,SI32360-C-FM1R,C8051F714-GMR,C8051F560-AQR,SI8661BC-B-ISLR,C8051F530-C-ATR,C8051T605-GMR,SI32267-C-GMR,SI3202-G-FSR,SI8232AB-B-ISR,CF321-PM0161GMR,SIL014-A-GMR,SI8236BA-C-IMR,SI8441BB-D-ISLR,S0-24L-A,SI8441AA-D-ISLR,CF412-XM0411GQR,SI3018-F-FSR,C8051F580-AQR,C8051F300-GMR,SI2415-D-GTR,C8051F041-GQR,SI2417-C-FTR,SI3456-E04-GUR,SI8235AB-D-IMR,SI8451AB-A-ISLR,SI8631BD-B-ISR,SI3080-F-FSR,C8051F544-IQR,CP2131-E01-GMR,SI3018-F-FTR,SI8621ED-B-ISR,C8051F755B-GMR,SI8660BA-A-ISLR,C8051T614-GQR,C8051F802-GMR,SI8220BD-D-ISR,C8051F551-AMR,SI8442AB-C-ISR,SI8230BB-D-ISR,SI8631BC-A-ISLR,C8051F122-GQR,C8051F542-IMR,SI2493-FTR,SI8430AB-C-ISR,C8051F585-IMR,SI8600AD-A-ISR,C8051F508-IMR,CT600-PX0422GSR,CP2132-F01-GMR,C8051F800-GMR,CT634-PX0475GMR,SI32392-B-GMR,SI4010-C2-ASR,SI32268-C-FMR,C8051F531A-IMR,SI8605AD-B-ISR,SI8641BA-C-IUR,SI3014-C-FTR,SI8233BB-D-ISLR,SI8435BB-D-ISR,SI8423BB-D-ISR,SI8422AB-D-ISR,C8051F300-GSR,SI8400AB-B-ISR,SI8660AD-A-ISR,SI4010-C2-ATR,SI8462BA-A-ISLR,SI8661BD-A-ISR,CP2101SX0229GMR,SI8640ED-B-ISR,SI8445BA-D-ISLR,C8051F757B-GMR,SI3201-GSR,CP2102XX0489GMR,CF311-PX0256GMR,SI3453C-B01-GMR,C8051F537-ITR,SI8430BB-C-ISLR,C8051F750B-GMR,SI8235AB-D-ISLR,CP2102SX0214GMR,SI5041-D-ZM1R,SI8450BA-B-ISLR,SI3244-D-GQR,SI8235BA-C-ISLR,C8051F221-GQR,SI8462AB-B-ISLR,CP2102SX0341GMR,ABX0092,C8051F526-C-AMR,C8051F536A-IMR,C8051F901-GMR,SI3024-ZS4R,SI8622EC-A-ISR,C8051F546-AMR,C8051F313-GMR,C8051F585-IQR,SI8630EC-A-ISLR,SI3112-A-ZM1R,CF332-PX0557GMR,C8051F967-A-GMR,SI4010-C2-ZS2R,SI3203-B-FQR,SI3239-C-FMR,CF921-PM0529GMR,SI3452A-B01-GMR,SI8234AD-D-ISR,SI8650BD-B-ISR,C8051F553-IMR,SI8663BC-A-ISLR,C8051T601-GSR,C8051F701-GQR,SI3220-G-FQR,CF340-PX0217GQR,C8051F996-GMR,C8051F829-GSR,C8051F503-AQR,SI8463AB-B-ISLR,SI5040-C-GMR,SI8431BB-C-ISR,C8051F385-GQR,CF022-PM0442GQR,SI2166-A10-FMR,C8051F813-GMR,SI3205-D-FSR,MS0P8-A,SI3066-B-FSR,SI8234AB-C-ISR,SI8660BC-B-ISLR,SI3066-B-FTR,SI3241-D-ZQ1R,SI8652EC-B-ISLR,SI8463AA-A-ISLR,C8051F523-C-AMR,CF360-SM0456GQR,SI8452BA-A-ISLR,SI8420BB-D-ISR,C8051F367-GMR,C8051F582-AQR,SI8900B-A-GSR,SI4010-C2-ZS1R,CF330-PM0254GMR,CF342-XM0487GMR,C8051F34D-GQR,CF320-PM0635GQR,SI8220CD-A-ISR,C8051F410-GQR,SI2435-C-FTR,SO20WP11,CF412-PM0379GQR,SI2435-D2-FTR,SI3225-G-FQR,C8051T630-GMR,SI8441BB-D-ISR,SI8651EC-B-ISLR,CT604-PM0508GMR,C8051F800-GUR,C8051F34B-GMR,SI8235BB-C-ISR,C8051F540-AMR,SI3073-F-FSR,SI3203-B-FMR,SI8650BC-A-ISLR,SI32261-C-GM1R,C8051F569-IMR,C8051F587-AMR,SI8220BB-D-ISR,C8051F965-A-GMR,C8051F583-IMR,SI3453D-B02-GMR,C8051F815-GSR,C8051F383-GMR,C8051F531A-ATR,SI8235BD-D-ISR,SI8606AC-B-ISLR,SI8600AC-B-ISR,C8051F352-GQR,CP2104PX0523GMR,S0IC16-A,SI3010-FSR,C8051F555-AMR,CF410-XM0634GQR,EIAJ7E2W24NA,S014-P,SI8620BC-B-ISR,C8051F521-C-AMR,SI8650EC-A-ISLR,SI32177-B-GMR,SI8642HD-A-ISR,SI8641BA-A-IUR,SI8635BD-A-ISR,TS50P28,C8051F023-GQR,C8051F980-GMR,SI3453A-B02-GMR,SI2438-A-FTR,SI8651BC-B-ISLR,C8051F327-GMR,C8051F912-GUR,C8051F582-AMR,C8051F501-AMR,SI3226-D-FQR,SI8663EC-A-ISLR,ML0404-A,CF340-XM0392GQR,SI8605AC-A-ISLR,SI8502-C-IMR,SI8663ED-A-ISR,C8051F710-GQR,SI8642ED-A-ISR,C8051F338-GMR,BD0700X0700J,SI8230BD-B-ISR,SI8442AB-D-ISLR,C8051

产品变更通知及停产信息  -  SILICON LABS  - rev AA  - 11 Jan 12 PDF 英文 下载

CAD模型库  -  SILICON LABS  - 2023/10/26 BXL 英文 下载

【经验】如何正确使用8位MCU的PortMatch功能

Silicon Labs的8位MCU(C8051和EFM8)都具有PortMatch功能,此功能允许一个或多个端口IO引脚上的逻辑电平变化触发系统事件。

设计经验    发布时间 : 2018-02-08

2112141150 Addendum to 2110201128 New Universal Inner Intermediate Label for IC Pckgs

型号- 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