飞思卡尔单片机教学.ppt

第三章MC9S12单片机的内核及片上资源 3 1内核结构及引脚 3 2内部寄存器 3 3堆栈 3 4内部存储器 3 5复位及时钟 3 6中断 3 7最小系统设计 内容提要 内核结构 存储器 以MC9S12DP256为例256KFLASH12KRAM4KEEPROM MC9S12DG128拥有128K的FLASH 8K的RAM 2K的EEPROM 3 1内核结构及引脚 电压调整模块及相关引脚 电压调整模块给内核供电2 5VVDD1 2和VSS1 2 内核供电引脚 之间要接去耦电容 VREGEN引脚上拉使能电压调整模块 VDD1 2 VDDPLL使用内部2 5V电源VREGEN引脚接地禁止模块 VDD1 2 VDDPLL接外部2 5V电源VDDR VSSR 电压调整模块及I O供电 分别接电源和地 之间要接去耦电容 时钟和锁相环及相关引脚 EXTAL XTAL 接外部振荡器RESET 接外部复位 低电平有效XFC 接锁相环滤波电容VDDPLL VSSPLL 锁相环供电引脚 使能电压调整模块 VREGEN上拉 时 该引脚直接去耦电容 模式选择及相关引脚 模式选择和PORTE复用TEST 保留脚 接地XIRQ 非屏蔽中断IRQ 可屏蔽中断 R W 读写信号 指示总线上数据方向LSTRB 总线模式下低位字节 奇地址 选通ECLK 内部总线时钟输出 一般在宽扩展模式下地址锁存用BKGD MODC MODB MODA 模式选择NOACC XCLKS 当前外部总线操作无效 模式选择 地址数据总线 PORTA和PORTB作为扩展模式下的数据和地址复用总线 寻址达到64K范围窄模式下 PORTA为8位数据总线宽模式下 PORTA PORTB为16位数据总线PTK为扩展存储器超过64K时用 不扩展时作为普通I O口 扩展窄模式地址线接法 扩展宽模式地址线接法 ATD模块及相关引脚 VRH VRL 参考高压和参考低压 一般接5V 隔离 和GND 单点共地 VDDA VSSA A D模块电源引脚 AN0 AN7 模拟量输入引脚 8个通道 作普通I O时 只能输入 不能输出 定时器及相关引脚 IOC0 7 输入捕获 捕获外部有效边沿输出比较 输出一定宽度的脉冲 作为普通I O口时 为PORTT 输入输出 SPI PWM及相关引脚 2个SPI口MISO 主机输入 从机输出MOSI 主机输出 从机输入SCK 同步时钟 主机提供 从机接受 SS 从机选择 1 主机 0 从机 PWM0 7 PWM模块8个通道作为普通I O PORTP 异步串行口及相关引脚 2个SCI RXD 数据接收TXD 数据发送1个SPI1个BDLC 4 5 个CAN RXCAN接收 TXCAN发送作为普通I O使用 PORTS PORTM 中断I O口 作为普通并行I O口 PORTJ PORTH PJ口和PH口可以作为中断口 可选择上升或者下降沿中断 PJ6和PJ7与I2C和CAN4模块复用引脚 I2C SDA数据引脚 SCL时钟引脚 电源引脚 VDD1 2 VSS1 2 内部逻辑供电 VDDPLL VSSPLL 锁相环供电 使能电压调整模块 VREGEN上拉 该引脚直接去耦电容 VDDX VSSX I O供电电源引脚VDDR VSSR 电压调整器及I O供电电源引脚VDDA VSSA A D模块供电电源引脚 3 2内部寄存器 累加器A B 保存操作数和操作结果 组成16位累加器D 变址寄存器X Y 寻址操作 临时数据 参与运算 堆栈指针SP 中断 子程序调用 暂存数据 堆栈由高地址向低地址生成 栈顶为实栈顶 程序计数器PC 存放下一条要执行的指令地址 条件码寄存器CCR 包括5个状态指示器 两个中断屏蔽位 STOP指令控制位 3 3堆栈 堆栈由高地址向低地址生成 SP总是指向最后进入堆栈的一个字节实栈顶 压栈时先调整堆栈指针 SP SP 1 后保存数据 出栈时先弹出数据 后修改栈顶 SP SP 1 子程序调用时 程序返回地址自动压栈 中断响应后 除断点地址自动压栈外 CPU寄存器Y X A B CCR也依次自动压栈 执行中断返回指令时 断点地址和CPU寄存器按照和入栈时相反的顺序依次自动出栈 栈区必须在程序开始部分在内部RAM区指定 即SP的初始化 中断进栈举例 执行到 80F0处的程序时 CPU响应中断 且此时SP的内容 栈顶 为 3F00 则 自动压栈的内容和顺序 中断返回时 自动出栈的内容和顺序 3 4内部存储器 基本内存空间 内部寄存器 EEPROM RAM 16KB 固定Flash 3E 16KB 分页Flash 30 16KB 固定Flash 3F 中断向量区 0000 0400 1000 4000 8000 C000 FF00 FFFF 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 3A 3B 3C 3D 3E 3F Block3 Block2 Block1 Block0 由PPAGE寄存器 地址 30 决定某一页在 8000 BFFF DP256片内有256KFlash 分16页 每页16K 一般定位 4000 7FFF16K 3E C000 FF0016K 3F 内存以页面方式扩展 存储器容量寄存器 1 寄存器空间为2KB0 寄存器空间为1KB 存储器容量寄存器0 MEMSIZ0只读 默认值由芯片的型号决定 详见下页表 EEPROM空间分配00 0KB01 2KB10 4KB11 8KB 例如 DG128复位时MEMSIZ0的值为 13 即表示有1KB的寄存器 2KB的EEPROM 8KB的RAM空间 存储器容量寄存器 RAM SW2 RAM SW0 分配系统RAM存储空间 寄存器区映射寄存器 INITRG 指定内部寄存器区基址的高5位 则最小基址是 0000 最大基址为 7FFF D7 0决定 使用时 一般定位在 0000开始的1K中 因为前256个字节可以用直接地址 8bit地址 访问 如果定位在其它地方 应用扩展地址 16bit地址码 访问 RAM映射寄存器 INITRM 0 RAM和内部地址空间最低端对齐1 RAM和内部地址空间最高端对齐 9S12DG128有8KRAM空间 默认 0000 1FFF 若定位在 2000 3FFF 则INITRM值应为 39 例 EEPROM映射寄存器 INITEE 0 禁用EEPROM1 使能EEPROM 指定EEPROM基址的高5位 例 DG128有2K的EEPROM 若给INITEE赋值为 09 则EEPROM区域就是 0800 0FFF 存储器优先级 上述三个寄存器INITRG INITRM INITEE负责将内部资源重新映射若地址分配出现重叠 按优先级自动屏蔽级别较低的资源存储器分配优先级 高 低 3 5复位及时钟 复位 上电复位单片机自动检测VDD端的正跳变 启动自动工作 外部复位通过RESET引脚加一低电压 拉低超过一定时间后可实现复位 看门狗复位帮助系统在软件跑飞后自动复位 时钟监视器复位利用内部的RC电路来保证时钟频率满足要求 振荡器和时钟电路 EXTAL是外部时钟输入或石英振荡放大器的输入XTAL是石英振荡放大器的输出 振荡电路 注 DG128可用串联振荡电路和并联振荡电路两种连接方式 9S12X系列单片机只可用并联振荡电路 串联方式 PE7引脚要拉低 并联方式 PE7引脚要拉高 时钟初始化寄存器 共5个 1 锁相环控制寄存器 PLLCTL 锁相环电路允许位1 允许0 禁止 时钟监控允许位1 允许0 禁止 注 其余各位的描述见教材49页 2 时钟合成寄存器 SYNR 低6位有效 有效值0 63 3 时钟分频寄存器 REFDV 低4位有效 有效值0 15 由锁相环来产生时钟频率的公式 例如 选用16MHz的外部晶振 若将SYNR设为2 REFDV设为1 通过公式计算可得PLLCLK 48MHz 锁相环频率锁定标志1 表示时钟频率已稳定 且锁定了锁相环频率 4 时钟产生模块的标志寄存器CRGFLG 注 其余各位的描述见教材49页和50页 5 时钟选择寄存器 CLKSEL 选定锁相环1表示BusClock PLLCLK 20表示BusClock OSCCLK 2 实时中断标志位1 RTI发生了超时中断 向该位写1清除该中断标志位 PLL例子 CLKSEL 0 x00 禁止PLLPLLCTL 0 xe1 PLL电路允许SYNR 2 REFDV 1 设置倍频参数PLLCTL 0 x60 时钟监控禁止while 0 CRGFLG 选择PLL作为时钟 若晶振为16M 则PLLCLK 2 16 3 2 48MHz 则总线频率是24MHz 实时中断使能位1 在RTIF置位时申请中断0 不申请来自于RTI模块的中断 实时中断RTI相关寄存器 1 中断使能寄存器 CRGINT 自给时钟模式使能位1 在SCMIF置位时申请中断0 不申请SCMLOC中断 锁定中断使能位1 在LOCKIF置位时申请中断0 不申请LOCK中断 注 RTIF LOCKIF SCMIF见CRGFLG寄存器 RTR 6 4 实时中断预分频选择位RTR 3 0 实时中断分频系数选择位时钟源是外部振荡器RTI超时周期设置参照表 2 RTI控制寄存器 RTICTL RTI程序举例 RTICTL 0 x7e 4M 15 2 16 4HzCRGINT 0 x80 中断使能得到大约每秒4次的中断 COP 看门狗 相关寄存器 COP窗口模式位1 看门狗复位的写操作必须在看门狗溢出周期的最后1 4时间内0 看门狗复位的写操作可以在整个溢出周期内发生 1 COP控制寄存器 COPCTL BDM模式下 1 COP和RTI停止运行0 COP和RTI继续运行 看门狗溢出周期选择位 2 COP复位寄存器 ARMCTL 向该寄存器先写 55 然后写 AA即可复位看门狗 软件中断 SWI 内部中断源非法指令陷阱 内部中断源非屏蔽中断 外部中断源一次操作机会 打开后不能关闭 可屏蔽中断除上面三种类型的 其余均为可屏蔽中断 其中为外部中断源 其余均为内部中断源 注 1 每个可屏蔽中断受两层控制 一是全局中断屏蔽位 即CCR中的I位 二是各个中断源相关的本地控制位 2 各个中断源 中断向量表以及优先级见教材55页表2 8 1 中断源 3 6中断系统 边沿触发允许位0 引脚低电平触发1 引脚下降沿触发 2 中断控制相关寄存器 1 中断使能及方式控制 INTCR IRQ中断允许位0 IRQ引脚与中断逻辑断开1 IRQ引脚连接到中断逻辑 注 任何一个可屏蔽中断源都可通过HPRIO设定为最高优先级 其余中断源的相对优先级保持不变 2 中断优先级控制寄存器 HPRIO 可屏蔽中断优先级选择位用法 将中断向量地址的低位字节写入该寄存器 则该中断的优先级就最高了 默认为F2 表示IRQ中断优先级最高 3 7MC9S12单片机最小系统硬件设计 以MC9S12DG128为例 时钟电路给单片机提供一个外接的16MHz的石英晶振串口的RS 232驱动电路可实现TTL电平到RS 232电平的转换BDM口让用户可以通过BDM调试工具向单片机下载和调试程序供电电路主要是由单片机提供 5V电源和电源滤波复位电路是通过一个复位按键给单片机一个复位信号 调试过程中很有用 谢谢