飞思卡尔 01章 微控制器概述

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,*,重庆大学通信工程学院 任勇,*,课程：,单片机原理及应用,教材：,HCS12,微控制器原理及应用,王威 等编著，北京航空航天大学出版社，,2007,年 第,1,版,学时：理论,36+,实验,16=52,内容与要求：见教学大纲,重庆大学通信工程学院 任勇,第,1,章 微控制器概述,微型计算机,计算机技术带来了科研和生活的许多重大变革，可以说，标志了人类社会进步文明的又一次飞跃；更得益于大规模集成电路进步与发展，计算机的重要分支,-,微型计算机的发展日新月异，应用日益广泛，已渗透到生产、生活的各个方面，使许多领域的技术水平和自动化程度得以大大提高，并且越来越多的领域和越来越多的时候，人们都需要微型计算机来进行工作或间接利用其工作。,微型计算机,-,简称微机；微机技术的发展又形成相互独立、不同方向的两大分支：,、,通用微机系统,-,以微处理器为核心,(Micro Processor Unit),，强调处理功用，解决多方位需求。表现形式：外设配备齐全的微机系统,、,单片微机系统,-,以微控制器为核心,(Micro Controller Unit),，强调控制功用，解决单一问题。表现形式：专用功能的嵌入式产品,重庆大学通信工程学院 任勇,微型计算机的结构,重庆大学通信工程学院 任勇,1.1,微控制器简介及现状,微控制器定义,在一块半导体芯片上，集成了,CPU,、,ROM,、,RAM,、,I/O,接口、定时器,/,计数器、中断系统等主要功能部件，构成一个芯片级的微型计算机。,术语称谓,中文：微控制器,=,单片机,=,单片微机,=,单片微控制器,英文：,MCU,（,Microcontroller Unit,）,并非,Single Chip Microcomputer,标准：微控制器（,MCU,）,重庆大学通信工程学院 任勇,MCU,的特点,体积小，重量轻，价格低，耗电少，可靠性高（因内部集成）,控制能力强（如位处理，直接,I/O,操作）,形成的产品生命周期长,资源有限（如引脚少、片内存储器容量不大，但可扩或选）,运算能力不强（如乘、除、大数据量等）,MCU,的应用范围,几乎“无所不在，无所不为”,渗透：工业控制、通信、交通、仪器仪表、家用电器、办公自动化、汽车电子、,PC,外设,重庆大学通信工程学院 任勇,MCU,的发展,早期：以,Intel,公司为领袖，同步于通用微机，有个阶段：,第一阶段（,1974,1978,）初级，,8,位，,MCS-48,系列（带并行,I/O,接口、定时器计数器、无串行,I,O,接口）,第二阶段（,1978,1983,）高级，,8,位，,MCS-51,系列（新增串行,I/O,接口、多级中断等功能完备，拓宽了其应用范围）,第三阶段（,1983,）,16,位单片机，,MCS-96,系列（,16,位处理，含,A/D,转换器，功能加强，速度快）,其中：,MCS-51,系列获得了最为广泛的应用，典型型号为使用,Intel 8051,内核的,89C51,、,89S51,重庆大学通信工程学院 任勇,目前：,8,位、,16,位、,32,位、,64,位并存，各厂家、多种类并存,注：字长：,CPU,一次能够运算处理的二进制位数。,位数越高，运算处理能力越强。（有别与数据总线的位数）,MCU,的主要生产厂家,Intel,、,Atmel,、,Philips,（恩智浦，,NXP,）、,Motorola,、,Microchip,、西门子、富士通、三星、凌阳、,重庆大学通信工程学院 任勇,MCU,与嵌入式系统,MCU,技术、,FPGA,技术和,DSP,技术，是目前数字电路系统设计领域公认的三大基础性技术，以这三类技术形成的应用系统也是目前嵌入式系统的主要表现形式。,其中,MCU,技术最为经典、应用成熟、受众面广。近年来，,MCU,技术发展迅速，已从传统设计技术走向现代设计技术，其功能、速度、资源正在不断加强，更加易于解决电子系统的嵌入性、微型化、低功耗、高可靠性和低价格等问题。,重庆大学通信工程学院 任勇,MCU,的学习,MCU,技术已经成为广大电子工程师和电类专业大学生必备的技能之一，是学习、理解、提高计算机应用开发能力的基础学科，应用型新技术发展的基石，其重要性是不言而喻的。,软硬件并重,领会结构原理、部件功能、常规接口方法,达到能够理解、设计硬件电路和软件程序,勤于实践，勇于创新,重庆大学通信工程学院 任勇,AT89C51,的主要特性及其最小系统,最小系统电路原理图,汇编语言程序：,ORG 0000H,SJMP START,ORG 0040H,START:SETB P1.0,CLR P1.0,SJMP$,运行结果：点亮,LED,主要特性：,8,位,CPU,，,111,条指令，,40,引脚，,128Bytes RAM,，,4KBytes EEPROM,，,4,个,8,位并行,I/O,口，,1,个串行,I/O,口，,2,个定时器，,5,个中断源，,重庆大学通信工程学院 任勇,1.2,Freescale,微控制器,关于,Freescale,Freescale,（飞思卡尔）半导体公司是全球最大的半导体公司之一，其前身为,Motorola,（摩托罗拉）半导体部，,2004,年从摩托罗拉分拆上市。它从,1953,年开始从事半导体业务，是世界半导体产业与技术的开拓者，为汽车电子、消费电子、工业控制、网络和无线市场设计并制造了众多的嵌入式半导体产品,在微控制器领域长期居于全球市场领先地位。如,1983,年推出的,MC68HC05,是世界产量第一的,8,位单片机（产量第二的是,8051,单片机）,重庆大学通信工程学院 任勇,8,位机,-HC05,、,HC08,、,HCS08,、,RS08,系列,16,位机,-HC12,、,S12,、,S12X,系列,32,位机,-,PowerPC,、,Coldfire,、,ARM,、,M.CORE,系列,特点,品种全、选择余地大、新产品多（纷繁）,应用领域极广，尤其在,汽车、手机,领域,在同样速度下所用的时钟频率较,Intel,类单片机低很多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力强，更适合用于工控领域及恶劣的环境。,重视大客户，缺乏中小用户（近年正在改善）,重庆大学通信工程学院 任勇,1.3 S12,系列微控制器,位数,-,增强型,16,位,CPU,内核,-HC12,S12,（兼容，统称为,HCS12,）,最高总线频率,-8MHz,25MHz,特性,具有片内,FLASH,存储器,CPU,编码效率高,背景调试（,BDM,，单线，低成本，在线全仿真、下载）,子系列,MC9S12A,、,MC9S12B,、,MC9S12D-,通用,MC9S12H,、,MC9S12L-,带液晶驱动,MC9S12E128,、,MC9S12E64-,低供电电压,MC9S12UF32-,带,USB,接口,MC9S12NE-,带以太网接口,重庆大学通信工程学院 任勇,重庆大学通信工程学院 任勇,1.4 S12X,系列微控制器,位数,-,增强型,16,位,CPU,内核,-S12,S12X,（兼容，统称为,S12(X),）,比,S12,增加,2,条与,CCRW,寄存器相关的指令,最高总线频率,-25MHz,50MHz,新增特性,XGATE,模块,-,并行处理，达,32,位,MCU,的性能水平,FlexRay,模块,-,新型的通信协议，高达,10Mbps,的数据速率,子系列,S12XB,、,S12XD-,通用型,S12XE-S12,系列中性能最高的,S12XS-,低成本车身电子,S12XF-,面向底盘控制应用的,FlexRay,系列,S12XH-,业界第一款集成,TFT,图形显示驱动，仪表板应用,重庆大学通信工程学院 任勇,重庆大学通信工程学院 任勇,Freescale,S12(X),系列,MCU,的命名规则,产品状态,MC,：,Fully Qualified,，常用,ROM,存储器类型标志,无：带,ROM,或无，,7,：,EPROM,，,8,：,EEPROM,，,9,：,FLASH,（常用）,CPU,标志,CPU,核，,S12,或,S12X,子系列标志,如,DG,：,DG,系列产品,存储空间大小及版本,256B,：,256K,，,B,为,FLASH,版本,工作温度范围标志,无：商用,070,；,C,：,-4085,V,：,-40105,；,M,：,-40125,封装标志,例，,FU,：,QFP,；,PV:LQFP,无铅组装标志,E,：生产过程无铅化,MC 9 S12,D,256B ,E,有如：,MC9S12DG128-,本课程蓝本,MCU,MC9S12XDT512-,本课程实验开发板,MCU,重庆大学通信工程学院 任勇,本章习题：,什么是微控制器（单片机）？,微控制器的特点是什么？,以往流行的,MCS-51,兼容系列单片机主要是哪个型号？,目前,Freescale,16,位微控制器主要是哪两个系列？,重庆大学通信工程学院 任勇,第,2,章,S12,微控制器的组成,重庆大学通信工程学院 任勇,2.1 MC9S12DG128,的特点,16,位,S12 CPU,核,时钟和复位发生器,带中断功能的,8,位和,4,位端口,128KB FLASH,，,2KB EEPROM,，,8KB RAM,2,个,8,通道,10,位,A/D,转换模块,3,个,CAN,总线模块,增强型扑捉定时器,8,个,PWM,通道,2,个,SCI,、,2,个,SPI,I,2,C,总线,50MHz,系统频率（,25MHz,总线频率）,单线背景调试模块（,BDM,）,重庆大学通信工程学院 任勇,2.2 MC9S12DG128,的结构,重庆大学通信工程学院 任勇,2.3 MC9S12DG128,的引脚功能,封装,2,种：,LQFP-112,引脚,QFP-80,引脚,（薄）四方扁平封装,表面贴焊,引脚功能,功能基本相同,80,引脚部分功能无,(,斜体部分,),重庆大学通信工程学院 任勇,