第2章S12XS微控制器的組成

FreescaleS12(X)系列MCU的命名規(guī)則①產(chǎn)品狀態(tài)

MC：FullyQualified②ROM存儲器類型標志無：ROM或無，7：EPROM，

8：EEPROM，9：FLASH

③CPU標志

CPU核，S12或S12X④子系列標志如DG：DG系列產(chǎn)品⑤存儲空間大小及版本

256B：256K，B為FLASH版本⑥工作溫度范圍標志無：商用0~70℃；C：-40~85℃V：-40~105℃；M：-40~125℃⑦封裝標志例，F(xiàn)U：QFP；PV:LQFP⑧無鉛組裝標志

E：生產(chǎn)過程無鉛化MC9S12XS128---本課程藍本MCUMC9S12XDT512---本課程實驗開發(fā)板MCU2.1MC9S12XS128的主要功能和結(jié)構(gòu)

2.2.1功能特性16位S12XSCPU內(nèi)核：CPU12X（V2)。兼容S12，CCRW內(nèi)部容錯,糾錯ECC，最大8M內(nèi)存.時鐘和復(fù)位發(fā)生器，CM、COP。簡化了電源及PLL電路中斷控制管理模塊（INT）,中斷源細分為7級

帶中斷功能的8位和4位端口2個8通道12位A/D轉(zhuǎn)換模塊（3μs）、8個PWM通道2個SCI、1個SPI、1個CAN總線模塊增強型撲捉定時器TIM,定時模塊PIT80MHz系統(tǒng)頻率（40MHz總線頻率）128KBFLASH、8KBDFLASH、8KBRAM單線背景調(diào)試模塊（BDM）輸入/輸出端口（I/O）：多達91個通用輸入輸出端口。溫度性能：-40°C~125°C的寬溫度范圍。2.1.2MC9S12XS128的結(jié)構(gòu)2.1.2MC9S12XS系列的結(jié)構(gòu)總結(jié)：MCU核心---左側(cè)

E口可作為控制總線。

A口、B口、K口。MCU外設(shè)---右

豐富的I/O接口，多功能復(fù)用：

AD口、H口、J口、M口、P口、S口和T口。P,J,H口有中斷功能,

可以使MCU退出WAIT,STOP

沒有同樣功能在不同的端口復(fù)用外設(shè)模塊，在功能上就是集成了微機原理的對應(yīng)功能。

AD，AN【0：15】，portad0,1,

不僅具有AD功能，還有通用輸入口功能。128KFLASH,8KRAM,8KEEPROM比較豐富,可以選擇內(nèi)存容量大的MCUMC9S12XDT5122.1.3封裝與引腳一.封裝

LQFP-112引腳

QFP-80引腳（?。┧姆奖馄椒庋b表面貼焊貼片封裝雙排直列封裝表2-lMC9S12XSMCU引腳功能一覽表管腳名第1功能管腳名第2功能管腳名第3功能供電電源內(nèi)部上/下拉電阻功能描述控制位復(fù)位狀態(tài)EXTAL——VDDPLL——振蕩器引腳XTAL——VDDPLL——RESET——VDDX上拉外部復(fù)位引腳TEST———RESET腳下拉測試引腳預(yù)留BKGDMODC—VDDR一直上拉上拉背景調(diào)試數(shù)據(jù)引腳;模式選擇信號MODCPAD[7:0]AN[7:0]—VDDAPER1AD禁止AD口輸入;ATD1模擬輸入PAD[15:8]AN[15:8]—VDDAPER0AD禁止AD口輸入;ATD0模擬輸入PA[7:0]——VDDRPUCR禁止A口I/OPB[7:0]——VDDRPUCR禁止B口I/OPE7ECLKX2VDDRPUCR上拉E口I/O;時鐘類型選擇;系統(tǒng)時鐘輸出PE6——VDDR當RESET引腳為低時，下拉E口I/OPE5——VDDRE口I/OPE4ECLK—VDDRPUCR上拉E口I/O;總線時鐘輸出PE3——VDDRPUCR上拉E口I/OPE2——VDDRPUCR上拉E口I/OPE1—VDDRPUCR上拉E口I/O;可屏蔽中斷輸入PE0—VDDRPUCR上拉E口I/O;不可屏蔽中斷輸入PH[7:0]KWH[7:0]—VDDRPERH/PPSH禁止H口I/O;中斷輸入PJ[7:6]KWJ[7:6]—VDDXPERJ/PPSJ上拉J口I/O;中斷輸入;PJ[1:0]KWJ[1:0]—VDDXPERJ/PPSJ上拉J口I/O;中斷輸入;二.引腳功能描述1.系統(tǒng)功能類引腳

EXTAL、XTAL：振蕩器引腳

RESET：外部復(fù)位引腳，低電平有效(外部電路應(yīng)有上拉功能）

TEST：廠家測試預(yù)留，須連至VssBKGD/MODC：背景調(diào)試//模式選擇引腳(內(nèi)部上拉)2.電源類引腳電壓調(diào)整模塊將+3.3～

+5V調(diào)整為3組獨立電源供片內(nèi)使用VDD、VSS2、VSS3：MCU核心的工作電源，1.8V;VDDF、VSSA1：片內(nèi)閃存，2.8V;VDDPLL、VSSPLL：PLL的電源供給端，1.8V;外部電源提供5組+5V電源：電壓調(diào)整器、I/O、AD名稱引腳位置

標稱電壓描述VDDR435.0V外部電源和地，為內(nèi)部電壓調(diào)整器提供電源VDDX[2:1]41、1075.0V外部電源和地，僅為引腳驅(qū)動提供電源和地VSSX[2:1]40、1060VVDDA835.0V模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作電源和地，也為內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器提供參考VSSA860VVRL850V模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓VRH845.0VVDD651.8V內(nèi)部電源和地，由內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生VSS2,VSS366,440VVDDF132.8V為內(nèi)部非易失存儲器提供工作電壓和地，由內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生VSS1140VVDDPLL481.8V為鎖相環(huán)提供工作電壓和地、由內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生VSSPLL450V3.I/O類引腳

共有91個引腳，包括AD,A,B,E,H,J,K,M,P,S,T共11組端口，每組端口不僅可設(shè)定為普通的I/O端口，還可復(fù)用。例如：AD端口可A/D轉(zhuǎn)換的模擬輸入，S端口可設(shè)置為SPI和SCI通訊接口，T端口可設(shè)置為增強型捕捉定時器的輸入，輸出接口等。3.1AD口、A口和B口①PAD口：PAD15~8,7~0通用輸入口/模擬量輸;②PA、PB、PK：通用I/O口（PA7-0,PB7-0，PK7-0);3.2E口系統(tǒng)啟動控制口，用于開機時確定MCU的工作模式。通常使用缺省狀況，盡量不作為普通輸入/輸出端口。3.3H口、J口、M口、P口、S口和T口

這些端口都有第二種功能，在不使用第二種功能的時候，可以作為通用輸入/輸出口T口（PT7~0）：作為定時器模塊的IOC關(guān)聯(lián)引腳；S口（PS7~0）：與SCI、SPI模塊關(guān)聯(lián)作為通信引腳；M口（PM7~0）：與CAN模塊關(guān)聯(lián)作為通信引腳；P口（PP7~0）：與PWM模塊關(guān)聯(lián)作為通信引腳，也做喚醒中斷輸入；H口（PH7~0）：與喚醒中斷輸入模塊關(guān)聯(lián)引腳；J口（PJ7、PJ6、PJ1、PJ0）；與喚醒中斷輸入模塊關(guān)聯(lián)引腳；2.2運行模式1.多種運行模式

滿足各種需要，共3種：普通單片模式：最終產(chǎn)品正常運行應(yīng)用程序；特殊單片模式:BDM可用，開發(fā)、調(diào)試；普通擴展寬模式：數(shù)據(jù)16位；普通擴展窄模式：數(shù)據(jù)8位；仿真寬模式：接邏輯分析儀，看總線控制信號；仿真窄模式：同上；特殊測試模式：生產(chǎn)；特殊設(shè)備模式；同上；Memory：1窗口中修改0x0010：INITRM0949408980Memory：2窗口中顯示不同地址中的內(nèi)容10005000400090008000在component菜單中打開一個Memory窗口2.運行模式的配置

教學、實驗僅要求：普通單片模式：MODC(BKGD)=1特殊單片模式：MODC(BKGD)=0

特殊單片模式（SpecialSingleChip）

----又稱為背景調(diào)試模式(BackgroundDebugMode，BDM)

引腳BKGD有內(nèi)部上拉，懸空時默認為高電平；當插上BDM頭時，由BDM調(diào)試工具的相應(yīng)引腳給BKGD提供低電平，使MCU進入特殊單片模式；若不插BDM頭，則進入普通單片模式。MODAMODBMODC/BKGDRESETHCS12CLOCK/RESETMODAMODBMODCSampleLatch運行模式的時序

在復(fù)位時，復(fù)位信號的上升沿鎖存MODC的輸入電平到運行模式寄存器。3.BDM接口電路

BDM---BackgroundDebugMode

是Freescal自定義的，方便下載程序、在線調(diào)試、監(jiān)視等

BDM調(diào)試器。

---須另購或自制，通過USB接口接PC，插頭接目標板。插頭引腳形式：BKGD1NC3NC52GND4RESET6VDD信號含義：BKGD---接單線背景調(diào)試引腳GND---接地VDD---接電源RESET---接目標機復(fù)位引腳4.低功耗模式

運行模式如下：等待（Wait）停止（Stop）偽停止（Pseudo）

應(yīng)用背景：電池供電；功能多，串行使用；處于等待事件情況；根據(jù)需要選擇不同模式。

等待模式：喚醒等待模式的條件：外部復(fù)位；時鐘監(jiān)控復(fù)位；看門狗復(fù)位實時中斷；自時鐘模式中斷；其它中斷。

特點：CPU停止執(zhí)行指令，時鐘運行，所有外設(shè)處于激活狀態(tài)。

特點：停止所有時鐘，保留初始化；喚醒條件：外部中斷、外部復(fù)位。偽停止模式

特點：時鐘繼續(xù)工作；可以選擇看門狗、實時時鐘使能；喚醒條件：外部復(fù)位；實時時中斷 看門狗中斷。停止模式：喚醒時間：等待模式小于偽停止模式，偽停止模式小于停止模式。2.3晶振電路

提供MCU工作的時鐘基本脈沖。

XTAL---振蕩器的輸出引腳，EXTAL---振蕩器的輸入引腳。

兩種接法：（XCLKS(PE7)=0時，因有內(nèi)部上拉，復(fù)位默認

圖2-3中，RB、RS為保證起振，RB取1M，高頻率時RS取小或短接濾波電容C3、C4取22pF

圖2-4中，一般為外接有源晶振

S12總線時鐘頻率=晶振頻率的1/2

如晶振頻率為16MHz，則總線時鐘頻率為8MHzEXTALMCUXTALRBRSC3C4晶振圖2-3EXTALMCUXTAL懸空CMOS兼容的外部時鐘圖2-4CRG時鐘復(fù)位發(fā)生器時鐘與功能模塊關(guān)聯(lián)關(guān)系2.4S12XS128的最小系統(tǒng)電路設(shè)計復(fù)位電路晶振電路BDM電路PLL電路外部供電單片模式2.5系統(tǒng)復(fù)位、運行監(jiān)視與時鐘選擇

1.復(fù)位功能S12XMCU復(fù)位共有5種：上電復(fù)位低電壓復(fù)位外部復(fù)位時鐘監(jiān)視復(fù)位看門狗復(fù)位

上電復(fù)位：正向跳變；低電壓復(fù)位：電壓監(jiān)測；外部復(fù)位：手動；時鐘監(jiān)視復(fù)位：時鐘失效（內(nèi)復(fù)位）；低于預(yù)期頻率；看門狗復(fù)位：計時到（內(nèi)復(fù)位）；

復(fù)位功能產(chǎn)生條件:復(fù)位不會返回到復(fù)位前的地點！

內(nèi)外復(fù)位區(qū)別:

是否釋放復(fù)位（復(fù)位有上拉）。

上電復(fù)位過程（異步進入，同步退出）屏蔽RESET信號；內(nèi)部電路啟動，比如振蕩器，邏輯電路；開始初始化，內(nèi)部狀態(tài)默認值；上電復(fù)位產(chǎn)生復(fù)位信號；延時后，讓復(fù)位信號穩(wěn)定；上電復(fù)位撤銷內(nèi)部內(nèi)部復(fù)位信號；仍然有其它復(fù)位信號，等待復(fù)位源撤銷。2.

系統(tǒng)運行監(jiān)視-------時鐘監(jiān)視

（1）看門狗WDT

背景：程序跑飛；等待不可能信號；死循環(huán)，不合理參數(shù)。支持：時鐘定時產(chǎn)生溢出處理：上電或?qū)Ｓ脧?fù)位程序。地點：關(guān)鍵點。長循環(huán)出口。關(guān)閉：調(diào)試程序缺點：消耗CPU資源兩種監(jiān)視手段，以保證系統(tǒng)的正確運行，提高可靠性:背景:惡劣環(huán)境，晶體振蕩器失效；特點：獨立于MCU時鐘；支持：獨立硬件；處理：復(fù)位程序；應(yīng)用：系統(tǒng)時鐘故障報警。（2）時鐘監(jiān)視CM---監(jiān)視時鐘異常（3）時鐘選擇三種時鐘：