第五讲 单片机

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五讲,16,位系类,MC9S12DG128,MC9S12XS128,DSC,56F8013,32,位系类,32,位,Kinetis,系列,(K10 K60),32,位,ColdFire,系列,32,位,MPC56xx,系列,16位S12系列,32位MPC56系列,32,位,ColdFire,系列,MC9S12XS128,性能概述,MC9S12XS128,只是,S12,家族中的一员，该器件包括大量的片上存储器和外部,I/O,口，它是一个,16,位器件，由,16,位中央处理单元、,128KB,程序,Flash,、,8KB RAM,、,8KB,数据,Flash,组成内部存储器。同时还包括,2,个异步串行通信接口（,SCI,）、,1,个串行外设接口（,SPI,）、,1,个,8,通道输入捕捉,/,输出比较定时器（,TIM,）、,16,通道,12,位,A/D,转换器和一个,8,通道脉冲宽度调制模块（,PWM,）。,MC9S12XS128单片机,各个引脚的介绍,各个模块的介绍,实例,引脚,通用的I/O口,PWM输出口,中断口,A/D口,串口,各个模块,锁相环模块,I/O,输入和输出,PWM脉宽调制模块,定时器模块,A/D转换模块,串行口通信模块,PLL,锁相环,MC9S12XS128,的时钟和复位发生器（,CRG,）模块，提供了锁相环（,PLL,）功能，单片机使用,PLL,功能能够获得更高的总线频率，这对于需要提高单片机运行速度的应用场合非常必要。,相关频率计算公式,f(vco)=2*f(osc)*(SYNR+1)/(REFDV) /VCO,时钟频率,f(PLL)=f(vco)/(2*POSTDIV)/,锁相环频率,f(BUS)=f(PLL)/2 /,总线频率为锁相环频率的,1/2,PLL,锁相环（实例设置总线频率,40M,）,void SetBusCLK_40M(void) /,函数名称,CLKSEL_PLLSEL=0x00; /,禁止锁相环时钟,PLLCTL_PLLON=1; /,锁相环电路使能,SYNR=4,；等效（,0XC0 | 0X04,）,; /,设置时钟合成寄存器,REFDV=1,；等效（,0X80 | 0X01,）,; /,设置时钟参考分频寄存器,POSTDIV=0X00; /,设置时钟后分频寄存器,VCO,频率和,PLL,相同,_asm(nop); /,短暂延时，等待时钟频率稳定,_asm(nop);,while(!(CRGFLG_LOCK=1);/,等待稳定 锁相环锁定,；,CLKSEL_PLLSEL=1;/,使能锁相环时钟,PLL_CLK=2*OSCCLK*(SYNR+1)/(REFDV+1),PLL模块设定步骤,禁止锁相环时钟,锁相环电路使能,设置,CRG,时钟合成寄存器（,SYNR,）,设置,CRG,时钟参考分频寄存器（,REFDV,）,设置,CRG,时钟后分频寄存器（,POSTDIV,）,短暂延时，等待时钟频率稳定,锁相环频率锁定,使能锁相环时钟,I/O口,MC9S12XS128内部有非常丰富的输入,/,输出端口资源，同时也集成了多种功能模块，其输入,/,输出引脚大多为复用引脚。 MC9S12XS128通用I/O口包括：,PORTA 、 PORTB 、PORTE 、PORTK 、PORTT 、PORTS 、PORTM 、PORTP 、PORTH 、PORTJ 以及 PORTAD,MC9S12XS128,除了,PORTK,有,7,个引脚以及,PORTJ,有,4,个引脚,相关寄存器介绍,其中PORTA 、 PORTB 、PORTE 、PORTK这四个口的寄存器包括：数据寄存器（Px）、数据方向寄存器（DDRx）、,上拉电阻寄存器（PUCR）、驱动控制寄存器（RDR）。,其中PORTT 、PORTS 、PORTM 、PORTP 、PORTH 、PORTJ 这六个口的寄存器有：数据寄存器（Px）、输入寄存器（PTIx）、数据方向寄存器（DDRx）、 上/下拉使能寄存器（PERx）、上/下拉选择寄存器（PPSx）、驱动控制寄存器（RDR）、中断使能寄存器（PIEx）、中断标志寄存器（PIFx）。,I/O,输入输出实例介绍,(,实现流水灯,),Void delay(void),unsigned i, j;,for(i=0;i500;i+),for,（,j=0;j500;j+,）,;,Void main(void ),unsigned char z;,DDRB=0xff;,z=0;,While(1),switch(z),case 0:PORTB=0xFE;break;,.,case 7:PORTB=0x7F;,Z+;if(z=8),z=0;,Delay();,I/O,DDRA =0x00;,DDRM =0x00;,DDRS=0x00;,PORTB=0x3F;,DDRE=0XFF;,PORTE =0x0C;,DDRT=0xFF;,PTT=0x31;,PWM模块结构组成及其特点,MC9S12XS128,的,PWM,模块具有,8,路,8,位独立,PWM,通道，通过相应设置也可变成,4,个,16,位,PWM,通道，每个,PWM,通道由独立运行的,8,位通道计数器,PWMCNT,、两个比较寄存器为通道周期寄存器,PWMPER,和占空比寄存器,PWMDTY,等组成。通过各寄存器的参数设置，确定,PWM,波形的输出周期和占空比，另外还可以通过通道极性寄存器,PWMPOL,和居中对齐使能寄存器,PWMCAE,设置,PWM,输出脉冲波形的极性和对齐方式,PWM输出口,PWM模块具有以下基本特征：,1.具有可编程周期和占空比的8个独立PWM通道；,2.每个PWM通道具有独立的计数器；,3.每个通道可编程允许/禁止PWM功能；,4.每个通道可软件选择PWM脉冲极性；,5.具有双缓冲的周期和占空比寄存器，当达到有效周期终点（PWM计数器到达0）或通道禁止时，修改值生效；,6.每个通道可编程中心对齐或左对齐输出；,7.8个8位通道或4个16位通道PWM分辨率；,8.4个时钟源（A、B、SA和SB）提供宽频带频率；,9.可编程时钟选择逻辑；,10.紧急关闭功能。,PWM寄存器,PWM模块包括以下寄存器：,PWM使能寄存器(PWME)、PWM极性寄存器（PWMPOL）、PWM时钟选择寄存器（PWMCLK）、PWM预分频时钟选择寄存器（PWMPRCLK）、PWM居中对齐使能寄存器（PWMCAE）、PWM控制寄存器（PWMCTL）、PWM比例因子A寄存器（PWMCLK）、PWM比例因子B寄存器（PWMSCLB）、PWM通道计数器（PWMCNT）、PWM通道周期寄存器（PWMPER）、PWM通道占空比寄存器（PWMDTY）、PWM关闭寄存器（PWMSDN）。,PWM,初始化步骤,禁止,PWM PWM PWME = 0,选择时钟,PWMPRCLK,，,PWMSCLA,，,PWMSCLB,，,PWMCLK,选择极性,PWMPOL,选择对齐方式,PWMCAE,选择占空比和周期,PWMDTYx,，,PWMPERx,使能,PWM PWM PWME = 1,左对齐方式：,输出周期,=,通道周期, PWMPERx,；,占空比,= (PWMPERx - PWMDTYx) / PWMPERx 100%,中心对齐方式：,输出周期,=,通道周期, PWMPERx 2,占空比,= PWMDTYx / PWMPERx 100%,PWM,void Init_PWMout(void),PWME=0x00; /,关闭,pwm,PWME=0x28;,PWMCAE=0x00; /,左对齐方式,PWMPOL=0x28; /,极性位,=1, duty=,高电平时间,PWMCTL = 0x70; /45. 23.01,通道级联,PWMCLK = 0x28;,PWMPRCLK=0x00;,PWMSCLA = 6;,PWMSCLB = 12; /clockSA=clock/(2*pwmscla),PWMPER23=20000; /P3,口输出频率,100HZ,PWMDTY23=3150; /,中心,=3150,；左极限,=3360,；右极限,=2940,PWMPER45=2000; /P5,口输出频率,20KHZ,PWMDTY45=1200;,PWME=0xff; /,启动,pwm,定时器模块,一、TIM模块具有以下基本特征：,1.8个输入捕捉/输出比较通道；,2.时钟分频；,3.16位计数器功能；,4.16位脉冲累加器功能。,二、TIM模块有4种工作模式：,1.停止模式：时钟停止运行，关闭TIM模块；,2.冻结模式：除了TSCR1寄存器中的TSFRZ=1外，TIM模块保持运行状态；,3.等待模式：除了TSCR1寄存器中的TSFRZ=1外，计数器保持运行状态；,4.正常模式：除了TSCR1寄存器中的TEN=0外，TIM模块保持运行状态。,定时器的应用,产生波形输出,:,从,MCU,的,I/O,引脚上向外部电路输出一系列符合一定时序规范的周期信号,测量输入波形：从,MCU,的,I/O,引脚上检测外部电路输入的一系列周期信号的脉宽,统计脉冲或边沿个数：对端口引脚输入的、由外部事件产生的触发信号进行计数,作为定时基准：产生内部精确定时，例如用于定时采样等,智能车系统中的常用功能为计脉冲数或作为定时基准,定时器捕捉脉冲举例,void ect_init(void),TIOS_IOS2=0; /,设置,2,为输入捕捉,TIOS_IOS3 = 0;,TSCR1_TFFCA=0; / FAST FLAG CLEAR,读取即清零 快速清零,TCTL4_EDG2A=1;,TCTL4_EDG2B=0; /,脉冲计数,(PT2),上升沿捕捉,TCTL4_EDG3A=1;,TCTL4_EDG3B=0; /,脉冲计数,(PT3),上升沿捕捉,TIE_C2I = 1; /,中断请求允许,TIE_C3I = 1;,A/D转换模块,ATD模块具有以下基本特征：,1.8位/10位/12位可选转换精度；,2.停止模式下转换使用内部时钟；,3.转换完成后为低功耗状态；,4.自动和可编程数值比较，可设定大于或者小于等于设定值时申请中断；,5.可编程采样时间；,6.左对齐/右对齐转换数值；,7.外部触发功能；,8.转换完成中断申请；,9.16路模拟输入通道多路开关；,10.可实现Vrh、Vrl和（Vrh+Vrl）/2特殊转换；,11.可转换序列长度为116；,12.连续转换模式；,13.多通道扫描功能；,12.外部触发功能可配置为A/D通道或4个外部附加触发输入端，外部触发源可选择片外或片内信号。,A/D,模块寄存器,MC9S12XS128,单片机,A/D,模块寄存器主要分为,ATD,控制寄存器,0,（,ATD0CTL0,）、,ATD,控制寄存器,1,（,ATD0CTL01,）、,ATD,控制寄存器,2,（,ATD0CTL02,）、,ATD,控制寄存器,3,（,ATD0CTL03,）、,ATD,控制寄存器,4,（,ATD0CTL04,）、,ATD,控制寄存器,5,（,ATD0CTL05,）、,ATD,状态寄存器,0,（,ATDSTAT0,）、,ATD,比较使能寄存器（,ATDCMPE,）、,ATD,状态寄存器,2,（,ATDSTAT2,）、,ATD,输入使能寄存器（,ATDDIEN,）、,ATD,比较大于寄存器（,ATDCMPHT,）、,ATD,转换结果寄存器（,ATDDRn,）,A/D,模块举例,ATD0,模块的通道,0,连接一个可调电阻，提供可调的模拟输入电压，,PORTB,端口连接八个,LED,。编程实现,ATD0,模块的连续采样，采用,8,位采样精度，转换结果右对齐格式，将,A/D,转换结果送到,PORTB,口，通过点亮,LED,灯的明暗情况，了解,A/D,转换结果的变化,Void ATD0_Init(void),ATD0DIEN=0x00;/,禁止数字输入功能,ATD0CTL1=0x00;/A/D,分辨率选择,8,位，且采样前不放电,ATD0CTL2=0x40;/A/D,模块快速清零，禁止外部触发，禁止中断,ATD0CTL3=0x88;/A/D,模块转换结果右对齐，每个序列,1,个通道,ATD0CTL4=0x03;/,采样时间,4,个周期，,PRS=3,ATD0CTL5=0x20;/,对通道,0,单通道连续采样，同时启动,A/D,转换序列,Void main,（,void,）, unsigned char AD_result;/,定义一个变量存储,A/D,转换结果,DDRB=0xff;/,定义,PORTB,端口为输出端口,PORTB=0xff;/,关闭所有,LED,for(;), while(!ADT0STAT2L_CCF0),; /,等待转换结果,AD_result=ATD0DR0L;,PORTB=AD_result,SCI模块寄存器,1.SCI波特率寄存器（SCIBDH，SCIBDL）;,2.SCI控制寄存器1（SCICR1）；,3.SCI可选择状态寄存器1（SCIASR1）；,4.SCI可选择控制寄存器1（SCIACR1）；,5.SCI可选择控制寄存器2（SCIACR2）；,6.SCI控制寄存器2（SCICR2）；,7.SCI状态寄存器1（SCISR1）；,8.SCI状态寄存器2（SCISR2）；,9.SCI数据寄存器（SCIDRH，SCIDRL）。,串口,void InitSci(void),SCI0CR1 =0x00;,SCI0CR2 =0x2c;,SCI0BD =0x138;,SCI0BDL=busclk/(16*SCI0BDL) 波特率,SCI模块应用举例,实现,SCI,模块的数据发送，利用,SCI0,模块连续发送,099,共计,100,个数据。串行口通信波特率设定为,9600bps,总线时钟为,8MHZ,，此时,SCI0BD,的取值为,52.,初始化模块,void SCI0_Init(void),SCI0BD=52;/,设置波特率为,9600,SCI0CR1=0X00;,SCI0CR2=0X0C;,延迟函数,Void delay(void),unsigned int i, j;,for(i=0;i500;i+),for(j=0;j500;j+),;,主函数,Void main(void),unsigned char z;,SCI0_Init();,for(z=0;z100;z+),while(!SCI0SR1_TDRE),；,/,等待发送缓冲空区,SCI0DRL=z; /,发送数据,delay();,While(1),；,