Cygnal公司的51系列单片机C8051F040是集成在一块晶片上的混合信号系统级单片机，在一个晶片内集成了构成一个单片机数据採集或控制的智慧型节点所需要的几乎所有模拟和数字外设以及其他功能部件，代表了目前8位单片机控制系统的发展方向。

晶片上有1个12位多通道ADC，2个12位DAC，2个电压比较器，1个电压基準，1个32kB的FLASH存储器，与MCS－51指令集完全兼容的高速CIP－51核心，峰值速度可达25MIPS，并且还有硬体实现的UART串列接口和完全支持CAN2.0A和CAN2.0B的CAN控制器。

C8051F040是高度集成的混合信号SoC级微控制器晶片，具有与8051单片机兼容的高速CIP-51微控制器核心，除了标準8051的数字外设部件外，片内还集成了数据採集与控制系统中常用的模拟部件及其它一些数字外设部件。

（1）增强型8051CPU－CIP-51微控制器

C8051F040单片机系统控制器的核心採用CIP-51微控制器，它与MCS-51指令集完全兼容，可以使用标準803x/805x彙编器和编译器进行软体开发。CIP-51核心具有标準8052的所有外设部件，包括5个16位的计数器/定时器、两个全双工UART串列接口、256位元组内部RAM、128位元组特殊功能暂存器（SFR）地址空间及8个8位宽的I/O连线埠。

（2）速度提升

CIP-51採用流水线结构，与标準的8051结构相比指令执行速度有很大的提高。在标準8051中，除MUL和DIV以外所有指令都需要12或24个系统时钟周期，最大系统时钟频率为12-24MHz。而对于CIP-51核心，70%的指令的执行时间为1或2个系统时钟周期，只有4条指令的执行时间大于4个系统时钟周期。CIP-51共有111条指令。CIP-51工作在最大系统时钟频率25MHz时，其峰值性能达到25MIPS。下表列出了指令条数与执行

时所需的系统时钟周期数的关係

表3-1 CIP-51核心指令条数与系统时钟周期数的关係

（3）功能改进

C8051F040系列MCU对CIP-51核心和外设有几项关键性的改进，提高了整体性能，更易于最终套用。标準8051只有7个中断源，C8051F04x系列MCU通过对核心中断系统的扩展，可向CIP-51提供20箇中断源。允许大量的模拟和数字外设中断微控制器。

MCU可有多达7个复位源一个片内VDD监视器、一个看门狗定时器、一个时钟丢失检测器、一个由比较器0提供的电压检测器、一个软体强制复位、CNVSTR0输入引脚及/RST引脚。/RST引脚是双向的，可接受外部复位或将内部产生的上电复位信号输出到/RST引脚。除了VDD监视器和复位输入引脚以外，每个复位源都可以由用户用软体禁止。

（4）其他设备

◆控制器区域网路（CAN2.0B）控制器，具有32个讯息对象，每个讯息对象有其自的标识符；

◆全速、非侵入式的在系统调试接口（片内）；

◆100 ksps的12位ADC，带PGA和8通道模拟多路开关；

◆允许高电压差分放大器输入到12位ADC（60V峰-峰值），增益可程式；

◆500 ksps的8位ADC，带PGA和8通道模拟多路开关；

◆两个12位DAC，具有可程式数据更新方式；

◆64KB的可在系统编程的FLASH存储器；

◆4352（4K+256）位元组的片内RAM；

◆可定址64KB地址空间的外部数据存储器接口；

◆硬体实现的SPI、SMBus/I2C汇流排接口；

◆具有6个捕捉/比较模组的可程式计数器/定时器阵列；

◆片内看门狗定时器、VDD监视器和温度感测器。

（5）可程式数字I/O连线埠和交叉开关

C8051F040中除具有4个标準的8051连线埠P0、P1、P2、P3外，还附加了4个连线埠P4、P5、P6、P7。这64个多功能的I/O连线埠每个引脚都可以被配置为漏极开路或推輓输出方式，方便用户使用[6]。

可通过设定交叉开关控制暂存器将片内的计数器/定时器、串列汇流排、硬体中断、ADC转换启动输入、比较器输出以及微控制器内部的其它数位讯号配置在连线埠I/O引脚。这一特性允许用户根据自己的特定套用选择通用连线埠I/O和所需数字资源的组合。