MOTOROLA系列單片機認知主講教師：李曉艷《汽車單片機應(yīng)用技術(shù)》汽車智能技術(shù)專業(yè)教學資源庫1、了解MOTOROLA系列汽車單片機的性能參數(shù)和引腳功能；2、掌握點火控制電路結(jié)構(gòu)；3、掌握噴油控制電路結(jié)構(gòu)。知識目標1、能列舉8位、16位、32位汽車單片機的應(yīng)用；2、能理解點火控制電路的原理；3、能理解噴油控制電路結(jié)構(gòu)。能力目標學習目標MOTOROLA系列單片機認知1、MC68HC908GP32單片機MOTOROLA擁有豐富的微處理單元（MCU），可廣泛用于汽車電控發(fā)動機、車身、乘員安全、車門和座椅、車窗、通風和空調(diào)、夭窗和燈光控制，汽車局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)、通信設(shè)齊、全球定位系統(tǒng)及其他汽車控制單元中。其產(chǎn)品主要包括8/16位微控制器(MC68HC08系列、MC68HC11系列等)、16位微控制器(MC9S12DP256)、32位微控制器(包括YowerIC,ColdFire,ARM等)。MOTOROLA公司的MCHC68HC08系列微控制器向上兼容了先前的M68HC05系列的增強改型版，其性能更好、功能更強、速度更快，是性價比很高的8位微控制器。MC68HC08的中央處理單元是CPU08，在CPU08的基礎(chǔ)上集成不同的存儲器模塊和外圍電路，就會生成適應(yīng)不同應(yīng)用環(huán)境的不同系列的微控制器芯片，從而構(gòu)成了品種繁多的MC68HC08系列或稱為CPU08系列微控制器。MOTOROLA系列單片機認知MC68HC908GP32是MC68HC08系列微控制器中的一款典型產(chǎn)品，是MOTOROLA公司激勵在我國推廣的一種微控制器。它具有較強的代表性，了解它的功能與特性即可體驗到MC68HC08系列微控制器的性能。（1）MC68HC908GP32主要特性1）片內(nèi)包含307B的監(jiān)控ROM，為用戶在線編程提供了難得的基本條件。2）32KB的片內(nèi)Flash存儲器與512BRAM能滿足多數(shù)用戶的各種應(yīng)用要求，用戶不必再額外擴展存儲器，尤其是Flash存儲器具有在線編程能力，給開發(fā)者帶來了很大方便。3）時鐘源設(shè)計采用了數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)，外部只需接32kHz的晶體振蕩器就可獲得各種內(nèi)部總線時鐘頻率，且最高總線時鐘頻率可達8MHz，相對于外部直接使用高頻晶振電路的微控制器而言，免除了晶振源的高頻輻射與干擾，提高了系統(tǒng)工作的可靠性與穩(wěn)定性。4）內(nèi)含實時中斷時基模塊，可產(chǎn)生8中不同周期的時基信號。5）擁有16種不同的外部與內(nèi)部中斷源，另外，還可通過SWI指令實現(xiàn)內(nèi)部的軟件中斷功能。6）采用低功耗設(shè)計，具有WAIT與STOP兩種低功耗模式。7）系統(tǒng)具有安全保護特性，包括看門口復位、低電壓禁止復位、非法指令操作復位、非法地址復位等，使應(yīng)用系統(tǒng)免除了進入死循環(huán)的危險。8）不僅具有傳統(tǒng)的串行通信接口（SCI），而且還有串行外圍接口（SPI），使得芯片與外部設(shè)備、芯片與外圍擴展芯片的通信和連接變得簡單。9）內(nèi)置8路8位A/D轉(zhuǎn)換器。雖然沒有集成專門的D/A轉(zhuǎn)換模塊，但定時器的脈寬調(diào)制功能能夠滿足多數(shù)場合的D/A轉(zhuǎn)換要求。10）兩個16位的雙通道定時器接口模塊，每個通道有可選擇的輸入捕捉、輸出比較和產(chǎn)生PWM信號的功能。11）8位具有集成上拉電阻的鍵盤喚醒端口。12）33個通用輸入/輸出（I/O）引腳，分別組成了A、B、C、D、E共5個I/O端口，其中A、B、D、E端口的26個引腳具有服用功能，C端口的7個引腳為專用引腳。MOTOROLA系列單片機認知MC68HC908GP32引腳功能MC68HC908GP32有DIP40、SDIP42和QFP44三種封裝形式，如圖1-1-2-1所示。三種封裝的引腳數(shù)各不相同，其差別僅表現(xiàn)在C和D端口的I/O引腳的多少，其余信號都是一致的。各引腳功能如下：1）電源信號引腳VDD和VSS分別是電源和電源地引腳，VDD是主電源，VSS接地。VDDA和VSSA是時鐘發(fā)生器模塊(CGM)的電源供給端。VDDAD和VSSAD是微控制器A/D模塊的電源供給端。2）晶振引腳OSC1和OSC2是外接晶體振蕩元件的引腳。3）外部復位引腳RST引腳的低電平將為控制置于一個既定的初始狀態(tài)。此引腳的內(nèi)部集成了上拉電阻。MOTOROLA系列單片機認知4.外部中斷引腳IRQ/VPP是一個異步外部中斷引腳和編程高電壓輸入。此引腳的內(nèi)部集成了上拉電阻。5.A/D模塊參考電壓引腳VREFH/VREFL是A/D模塊的高電壓/低電壓參考電壓輸入引腳。6.外部濾波電容引腳CGMXFC是鎖相環(huán)的外部濾波電容引腳。7.輸入/輸出引腳端口A的PTA7-PTA0的8個引腳是具有鍵盤喚醒功能的雙向端口引腳。端口B的PTB7-PTB0是具有復用功能的雙向端口引腳，A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入通道AD7-AD0與其共用引腳。端口C的PTC7-PTC0是唯一的單一功能的雙向端口引腳。端口D的PTD6-PTD0是具有復用功能的雙向端口引腳。定時器TIM2的T2CH1/T2CH0通道占用PTD7/PTD6引腳；定時器TIM1的T1CH1/T1CH0通道占用PTD5/PTD4引腳；SPI的SPSCK/MOSI/MISO/SS占用PTD3-PTD4個引腳。端口E的PTE1/PTE0是具有復用功能的雙向端口引腳。SCI的RXD/TXD與其共用引腳。MOTOROLA系列單片機認知（a）DIP40

（b）DIP42（c）DIP44MOTOROLA系列單片機認知2、MC68HC11F1單片機瑪瑞利單點電腦是一種典型的集中噴射電腦，成本低、簡單實用，目前廣泛裝在國產(chǎn)微型車和低檔轎車中。自1999年年底瑪瑞利推出單點電控發(fā)動機管理系統(tǒng)起，包括沈陽金杯海獅客車、金杯中華轎車、蕪湖奇瑞轎車、天津夏利轎車、南京英格爾轎車等車型都已經(jīng)采用了這種基于瑪瑞利的單點電控發(fā)動機管理系統(tǒng)。

MC68HC11F1單片機是摩托羅拉公司MC68HC11系列的產(chǎn)品。與本系列其他產(chǎn)品相比，增加了I/O端口數(shù)量，增加了靜態(tài)RAM容量和內(nèi)部片選功能，非多工總線降低了對外部界面的邏輯要求，具有定時器、串口、A/D變換使能功能。MOTOROLA系列單片機認知2、MC68HC11F1單片機（1）MC68HC11F1芯片特點

CPU為MC68HC；512B的片內(nèi)EEPROM；1024B的片內(nèi)RAM；16B的定時器系統(tǒng)；實時中斷電路；8位脈沖累加器；同步串行外部接口（SPI）；異步不歸零串行接口（SCI）；8通道8位A/D變換器。（a）PLCC（b）TQFPMOTOROLA系列單片機認知（3）金杯單點馬瑞利邏輯電路的點火控制電路MOTOROLA系列單片機認知

（4）金杯單點馬瑞利邏輯電路的噴油控制電路單點馬瑞利邏輯電路的噴油控制電路主要由CPU來完成，電路如圖1-1-3-4所示。CPU首先根據(jù)點火頻率確定噴油頻率，噴油頻率是點火頻率的一半。具體工作過程如下：由CPU21引腳輸出片選信號，控制噴油電路的啟動和停止。1）CPU輸出噴油驅(qū)動脈沖信號給L9150。2）L9150將信號放大，送給噴油器，實現(xiàn)噴油。3）噴油過程中，CPU根據(jù)傳感器信號，判斷工況，以此調(diào)整噴油驅(qū)動脈沖信號寬度，從而控制噴油器噴射適量燃油或是中斷。4）L91507-11腳將信息反饋給CPU，使其了解噴油器控制是否達到控制目標，這是個典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過不斷的反饋和控制，最終使噴油量與發(fā)動機的實際工況相一致。MOTOROLA系列單片機認知4、MC9S12DP256單片機（1）MC9S12DP256的結(jié)構(gòu)

MC9S12DP256是基于16位HCS12CPU及0.25μｍ微電子技術(shù)的高速、高性能5.0VFlash存儲器產(chǎn)品中的中檔芯片。其較高的性能價格比使其非常適合用于一些中高檔汽車電子控制系統(tǒng)。同時其較簡單的背景開發(fā)模式也會使開發(fā)成本進一步降低同時也使得現(xiàn)場開發(fā)與系統(tǒng)升級變得更加方便。

MC9S12DP256的主頻高達25MHz，同時片上還集成了許多標準模塊，包括2個異步串行通信口SCI、3個同步串行通信口SPI、8通道輸入捕捉／輸出比較定時器、2個10位8通道A/D轉(zhuǎn)換模塊、1個8通道脈寬調(diào)制模塊、49個獨立數(shù)字I/O口（其中20個具有外部中斷及喚醒功能）、兼容CAN2.0A/B協(xié)議的5個CAN模塊以及一個內(nèi)部IC總線模塊；片內(nèi)擁有256KB的FlashEEPROM、12KB的RAM/4KB的EEPROM。MOTOROLA系列單片機認知4、MC9S12DP256單片機（2）MC9S12系列單片機的功能特點1）片內(nèi)集成256KB的閃速存儲器（Flash）。2）應(yīng)用鎖相環(huán)技術(shù)提高了系統(tǒng)的電磁兼容性。3）簡單的背景開發(fā)模式（BDM）使得開發(fā)成本進一步降低，也使得現(xiàn)場開發(fā)和系統(tǒng)升級變得比較方便。此外，雖然擁有16位總線結(jié)構(gòu)，但MC9S12的外部總線可根據(jù)不同的系統(tǒng)需求工作在8位和16位兩種模式，因而能夠極大地適應(yīng)不同價位的系統(tǒng)需求。

MOTOROLA系列單片機認知（3）MC9S12DP256在汽車電子中的應(yīng)用現(xiàn)以一個典型的汽車電子門控系統(tǒng)為例來說明MC9S12DP256在汽車電子中的應(yīng)用，如圖1-1-13-5所示為該門控系統(tǒng)示意圖，圖中，中央微控制器選用MC9S12DP256，圖中的MC33389A、MC33884、MC33887、MC33486等均為摩托羅拉的智能模擬器件。其中MC33389A可直接將汽車蓄電池電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所需要的5V電壓，還可以將點火開關(guān)信號、車門開關(guān)信號及面板開關(guān)信號由SPI接入到微控制器以進行喚醒、復位和中斷等工作，同時，該器件還具有容錯功能的CAN物理層驅(qū)動器。此外，它還可以將系統(tǒng)接入到整車網(wǎng)絡(luò)之中；MC33884的主要作用是用來實時監(jiān)測面板開關(guān)的狀態(tài)并驅(qū)動面板的照明燈；MC33887可用于后視鏡位置電機、后視鏡折疊電機及門鎖電機的驅(qū)動（如需要較大電流來驅(qū)動車窗玻璃的升降等）。實際上，該功能也可以選用MC33486配合獨立的MOS驅(qū)動管一起工作；MC33290主要用于對整個系統(tǒng)的診斷。MOTOROLA系列單片機認知5、MPC500單片機（1）MPC500的特征作為該領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，MPC500系列經(jīng)專門設(shè)計，滿足了高速行駛汽車所需的嚴格的工作環(huán)境要求。整個產(chǎn)品系列包括無閃存的MPC561和內(nèi)置1M閃存的MPC566等，以針對多種不同的應(yīng)用環(huán)境。可應(yīng)用于汽油機管理、直接燃油噴射、電子傳動控制等動力傳輸系統(tǒng)及穩(wěn)定控制系統(tǒng)和懸掛應(yīng)用系統(tǒng)。MPC500系列MCU還具有浮點單元和智能時鐘等創(chuàng)新功能，能滿足控制速度和精度要求。

MPC500內(nèi)包含一個系統(tǒng)集成模組（SIM），一個時間處理單元（TPU）、一個隊列串行接口模組(QSM)。2KB靜態(tài)隨機存儲器，帶有TPU仿真能力（TPURAM）。采用HCMOS技術(shù)，可進一步降低產(chǎn)品功耗，同時指令系統(tǒng)包含專用低功耗指令LPSTOP。系統(tǒng)時鐘停止狀態(tài)下、功率消耗最低。訓練習題1、簡述你所知道的應(yīng)用在汽車上的單片機。2、MC68HC908GP32有哪幾種封裝形式？3、簡述金杯單點馬瑞利邏輯電路的點火控制電路工作過程。