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Ai8051U的内部结构由下图所示：

在32位模式下，Ai8051U的内部数据总线是32位的，在一个CPU时钟下就可以实现32位数据的读写操作，如果数据是8位、16位的，操作时抛弃不必要的位即可。

Ai8051U 系列单片机是不需要外部晶振和外部复位的单片机，是以超强抗干扰/超低价/高速/低功耗为目标的 32 位 8051 单片机，在相同的工作频率下，Ai8051U 系列单片机比传统的 8051 约快 70 倍。

Ai8051U 系列单片机是单时钟(1T)的单片机，是宽电压/高速/高可靠/低功耗/强抗静电/较强抗干扰的新一代 32 位 8051 单片机，超级加密。

MCU 内部集成高精度 R/C 时钟(±0.3%，常温下+25℃)，-0.88%~+1.05%温漂(-20℃~+65℃) ，-1.38%~+1.42%温漂(-40℃~+85℃) ，-3%~+3%温漂(-40℃~+125℃)。ISP 编程时工作频率设置，可彻底省掉外部昂贵的晶振和外部复位电路(内部已集成高可靠复位电路，ISP 编程时 4 级复位门槛电压可选)。

MCU 内部有 4 个可选时钟源：内部高精度 IRC 时钟（可 ISP 编程时调整频率）、内部 32KHz 的低速 IRC、外部 4M ~ 40M 晶振或外部时钟信号以及内部 PLL 输出时钟。用户代码中可自由选择时钟源，时钟源选定后可再经过 8-bit 的分频器分频后再将时钟信号提供给 CPU 和各个外设（如定时器、串口、SPI 等）。

MCU 提供两种低功耗模式：IDLE 模式和 STOP 模式。IDLE 模式下，MCU 停止给 CPU 提供时钟，CPU 无时钟，CPU 停止执行指令，但所有的外设仍处于工作状态，此时功耗约为 1.3mA（6MHz 工作频率）。STOP 模式即为主时钟停振/省电模式，即传统的掉电模式/停电模式/停机模式，此时 CPU 和全部外 设都停止工作，功耗可降低到 1uA 以下。

MCU 提供了丰富的数字外设（4 个串口、6 个定时器、2 组针对三相电机控制能够输出互补/对称/带死区控制信号的 16 位高级 PWM 定时器以及 I2C、SPI、QSPI、USB）接口与模拟外设（超高速 12 位ADC、比较器），可满足广大用户的设计需求。

Ai8051U 系列单片机有 268 条强大的指令，包含 32 位加减法指令和 16 位乘除法指令。硬件扩充了32 位硬件乘除单元 MDU32（包含 32 位除以 32 位和 32 位乘以 32 位）以及硬件三角函数/浮点运算单元TFPU。