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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,*,課程：,單片機(jī)原理及應(yīng)用,教材：,HCS12,微控制器原理及應(yīng)用,王威 等編著，北京航空航天大學(xué)出版社，,2007,年 第,1,版,學(xué)時(shí)：理論,36+,實(shí)驗(yàn),16=52,內(nèi)容與要求：見教學(xué)大綱,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,第,1,章 微控制器概述,微型計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來了科研和生活的許多重大變革，可以說，標(biāo)志了人類社會(huì)進(jìn)步文明的又一次飛躍；更得益于大規(guī)模集成電路進(jìn)步與發(fā)展，計(jì)算機(jī)的重要分支,-,微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展日新月異，應(yīng)用日益廣泛，已滲透到生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面，使許多領(lǐng)

2、域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度得以大大提高，并且越來越多的領(lǐng)域和越來越多的時(shí)候，人們都需要微型計(jì)算機(jī)來進(jìn)行工作或間接利用其工作。,微型計(jì)算機(jī),-,簡稱微機(jī)；微機(jī)技術(shù)的發(fā)展又形成相互獨(dú)立、不同方向的兩大分支：,、,通用微機(jī)系統(tǒng),-,以微處理器為核心,(Micro Processor Unit),，強(qiáng)調(diào)處理功用，解決多方位需求。表現(xiàn)形式：外設(shè)配備齊全的微機(jī)系統(tǒng),、,單片微機(jī)系統(tǒng),-,以微控制器為核心,(Micro Controller Unit),，強(qiáng)調(diào)控制功用，解決單一問題。表現(xiàn)形式：專用功能的嵌入式產(chǎn)品,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu),重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,1.1,微控制器簡介及

3、現(xiàn)狀,微控制器定義,在一塊半導(dǎo)體芯片上，集成了,CPU,、,ROM,、,RAM,、,I/O,接口、定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等主要功能部件，構(gòu)成一個(gè)芯片級(jí)的微型計(jì)算機(jī)。,術(shù)語稱謂,中文：微控制器,=,單片機(jī),=,單片微機(jī),=,單片微控制器,英文：,MCU,（,Microcontroller Unit,）,并非,Single Chip Microcomputer,標(biāo)準(zhǔn)：微控制器（,MCU,）,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,MCU,的特點(diǎn),體積小，重量輕，價(jià)格低，耗電少，可靠性高（因內(nèi)部集成）,控制能力強(qiáng)（如位處理，直接,I/O,操作）,形成的產(chǎn)品生命周期長,資源有限（如引腳少、片內(nèi)存儲(chǔ)器容量不大

4、，但可擴(kuò)或選）,運(yùn)算能力不強(qiáng)（如乘、除、大數(shù)據(jù)量等）,MCU,的應(yīng)用范圍,幾乎“無所不在，無所不為”,滲透：工業(yè)控制、通信、交通、儀器儀表、家用電器、辦公自動(dòng)化、汽車電子、,PC,外設(shè),重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,MCU,的發(fā)展,早期：以,Intel,公司為領(lǐng)袖，同步于通用微機(jī)，有個(gè)階段：,第一階段（,1974,1978,）初級(jí)，,8,位，,MCS-48,系列（帶并行,I/O,接口、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、無串行,I,O,接口）,第二階段（,1978,1983,）高級(jí)，,8,位，,MCS-51,系列（新增串行,I/O,接口、多級(jí)中斷等功能完備，拓寬了其應(yīng)用范圍）,第三階段（,1983,）,16,位單片機(jī)

5、，,MCS-96,系列（,16,位處理，含,A/D,轉(zhuǎn)換器，功能加強(qiáng)，速度快）,其中：,MCS-51,系列獲得了最為廣泛的應(yīng)用，典型型號(hào)為使用,Intel 8051,內(nèi)核的,89C51,、,89S51,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,目前：,8,位、,16,位、,32,位、,64,位并存，各廠家、多種類并存,注：字長：,CPU,一次能夠運(yùn)算處理的二進(jìn)制位數(shù)。,位數(shù)越高，運(yùn)算處理能力越強(qiáng)。（有別與數(shù)據(jù)總線的位數(shù)）,MCU,的主要生產(chǎn)廠家,Intel,、,Atmel,、,Philips,（恩智浦，,NXP,）、,Motorola,、,Microchip,、西門子、富士通、三星、凌陽、,重慶大學(xué)通信工程

6、學(xué)院 任勇,MCU,與嵌入式系統(tǒng),MCU,技術(shù)、,FPGA,技術(shù)和,DSP,技術(shù)，是目前數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域公認(rèn)的三大基礎(chǔ)性技術(shù)，以這三類技術(shù)形成的應(yīng)用系統(tǒng)也是目前嵌入式系統(tǒng)的主要表現(xiàn)形式。,其中,MCU,技術(shù)最為經(jīng)典、應(yīng)用成熟、受眾面廣。近年來，,MCU,技術(shù)發(fā)展迅速，已從傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)走向現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)，其功能、速度、資源正在不斷加強(qiáng)，更加易于解決電子系統(tǒng)的嵌入性、微型化、低功耗、高可靠性和低價(jià)格等問題。,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,MCU,的學(xué)習(xí),MCU,技術(shù)已經(jīng)成為廣大電子工程師和電類專業(yè)大學(xué)生必備的技能之一，是學(xué)習(xí)、理解、提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用開發(fā)能力的基礎(chǔ)學(xué)科，應(yīng)用型新技術(shù)發(fā)展的基石，其重要性

7、是不言而喻的。,軟硬件并重,領(lǐng)會(huì)結(jié)構(gòu)原理、部件功能、常規(guī)接口方法,達(dá)到能夠理解、設(shè)計(jì)硬件電路和軟件程序,勤于實(shí)踐，勇于創(chuàng)新,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,AT89C51,的主要特性及其最小系統(tǒng),最小系統(tǒng)電路原理圖,匯編語言程序：,ORG 0000H,SJMP START,ORG 0040H,START:SETB P1.0,CLR P1.0,SJMP$,運(yùn)行結(jié)果：點(diǎn)亮,LED,主要特性：,8,位,CPU,，,111,條指令，,40,引腳，,128Bytes RAM,，,4KBytes EEPROM,，,4,個(gè),8,位并行,I/O,口，,1,個(gè)串行,I/O,口，,2,個(gè)定時(shí)器，,5,個(gè)中斷源，,重慶

8、大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,1.2,Freescale,微控制器,關(guān)于,Freescale,Freescale,（飛思卡爾）半導(dǎo)體公司是全球最大的半導(dǎo)體公司之一，其前身為,Motorola,（摩托羅拉）半導(dǎo)體部，,2004,年從摩托羅拉分拆上市。它從,1953,年開始從事半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，是世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的開拓者，為汽車電子、消費(fèi)電子、工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)和無線市場設(shè)計(jì)并制造了眾多的嵌入式半導(dǎo)體產(chǎn)品,在微控制器領(lǐng)域長期居于全球市場領(lǐng)先地位。如,1983,年推出的,MC68HC05,是世界產(chǎn)量第一的,8,位單片機(jī)（產(chǎn)量第二的是,8051,單片機(jī)）,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,8,位機(jī),-HC05,、,HC

9、08,、,HCS08,、,RS08,系列,16,位機(jī),-HC12,、,S12,、,S12X,系列,32,位機(jī),-,PowerPC,、,Coldfire,、,ARM,、,M.CORE,系列,特點(diǎn),品種全、選擇余地大、新產(chǎn)品多（紛繁）,應(yīng)用領(lǐng)域極廣，尤其在,汽車、手機(jī),領(lǐng)域,在同樣速度下所用的時(shí)鐘頻率較,Intel,類單片機(jī)低很多，因而使得高頻噪聲低，抗干擾能力強(qiáng)，更適合用于工控領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。,重視大客戶，缺乏中小用戶（近年正在改善）,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,1.3 S12,系列微控制器,位數(shù),-,增強(qiáng)型,16,位,CPU,內(nèi)核,-HC12,S12,（兼容，統(tǒng)稱為,HCS12,）,最高總線

10、頻率,-8MHz,25MHz,特性,具有片內(nèi),FLASH,存儲(chǔ)器,CPU,編碼效率高,背景調(diào)試（,BDM,，單線，低成本，在線全仿真、下載）,子系列,MC9S12A,、,MC9S12B,、,MC9S12D-,通用,MC9S12H,、,MC9S12L-,帶液晶驅(qū)動(dòng),MC9S12E128,、,MC9S12E64-,低供電電壓,MC9S12UF32-,帶,USB,接口,MC9S12NE-,帶以太網(wǎng)接口,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,1.4 S12X,系列微控制器,位數(shù),-,增強(qiáng)型,16,位,CPU,內(nèi)核,-S12,S12X,（兼容，統(tǒng)稱為,S12(X),）,比,S12,增加

11、,2,條與,CCRW,寄存器相關(guān)的指令,最高總線頻率,-25MHz,50MHz,新增特性,XGATE,模塊,-,并行處理，達(dá),32,位,MCU,的性能水平,FlexRay,模塊,-,新型的通信協(xié)議，高達(dá),10Mbps,的數(shù)據(jù)速率,子系列,S12XB,、,S12XD-,通用型,S12XE-S12,系列中性能最高的,S12XS-,低成本車身電子,S12XF-,面向底盤控制應(yīng)用的,FlexRay,系列,S12XH-,業(yè)界第一款集成,TFT,圖形顯示驅(qū)動(dòng)，儀表板應(yīng)用,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,Freescale,S12(X),系列,MCU,的命名規(guī)則,產(chǎn)品狀態(tài),MC,：,

12、Fully Qualified,，常用,ROM,存儲(chǔ)器類型標(biāo)志,無：帶,ROM,或無，,7,：,EPROM,，,8,：,EEPROM,，,9,：,FLASH,（常用）,CPU,標(biāo)志,CPU,核，,S12,或,S12X,子系列標(biāo)志,如,DG,：,DG,系列產(chǎn)品,存儲(chǔ)空間大小及版本,256B,：,256K,，,B,為,FLASH,版本,工作溫度范圍標(biāo)志,無：商用,070,；,C,：,-4085,V,：,-40105,；,M,：,-40125,封裝標(biāo)志,例，,FU,：,QFP,；,PV:LQFP,無鉛組裝標(biāo)志,E,：生產(chǎn)過程無鉛化,MC 9 S12,D,256B ,E,有如：,MC9S12DG128

13、-,本課程藍(lán)本,MCU,MC9S12XDT512-,本課程實(shí)驗(yàn)開發(fā)板,MCU,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,本章習(xí)題：,什么是微控制器（單片機(jī)）？,微控制器的特點(diǎn)是什么？,以往流行的,MCS-51,兼容系列單片機(jī)主要是哪個(gè)型號(hào)？,目前,Freescale,16,位微控制器主要是哪兩個(gè)系列？,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,第,2,章,S12,微控制器的組成,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,2.1 MC9S12DG128,的特點(diǎn),16,位,S12 CPU,核,時(shí)鐘和復(fù)位發(fā)生器,帶中斷功能的,8,位和,4,位端口,128KB FLASH,，,2KB EEPROM,，,8KB RAM,2,個(gè),8,通道,10,位,A/D,轉(zhuǎn)換模塊,3,個(gè),CAN,總線模塊,增強(qiáng)型撲捉定時(shí)器,8,個(gè),PWM,通道,2,個(gè),SCI,、,2,個(gè),SPI,I,2,C,總線,50MHz,系統(tǒng)頻率（,25MHz,總線頻率）,單線背景調(diào)試模塊（,BDM,）,重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,2.2 MC9S12DG128,的結(jié)構(gòu),重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,2.3 MC9S12DG128,的引腳功能,封裝,2,種：,LQFP-112,引腳,QFP-80,引腳,（?。┧姆奖馄椒庋b,表面貼焊,引腳功能,功能基本相同,80,引腳部分功能無,(,斜體部分,),重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 任勇,