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1、第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 1 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: 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 2 内核结构存储器 以MC9S12DP256为例 256K FLASH 12K RAM 4K EEPROM MC9S12DG128拥有128K的FLASH，8K的RAM，2K的EEPROM。 3-1 内核结构及引脚 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 3 电压调整模块及相关引脚 电压调整模块 给内核供电2.5
2、V VDD1/2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 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 4 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。 第3
3、章 MC9S12单片机的内核及片上资源 5 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 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 6 模式选择 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 7 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
4、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。 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 8 扩展窄模式地址线接法 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 9 扩展宽模式地址线接法 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 10 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。 第3章 MC9S12单片机的内核
5、及片上资源 11 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。 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 12 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 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 13 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SPI 1个BD
6、LC 4（5）个CAN：RXCAN接收、TXCAN发送 作为普通I/O使用：PORTS，PORTM 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 14 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） 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 15 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，VSS
7、X：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 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 16 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。 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 17 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。 1-CPU不可执行STOP；0-反之
8、1-屏蔽XIRQ中断；0-反之 1-产生了半进位 1-屏蔽所有可屏蔽中断 1-运算结果有负数 1-运算结果有0 1-运算结果溢出 1-运算产生进/借位 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 18 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（SP1），后保存数据。 出栈时先弹出数据，后修改栈顶（SP（SP1） 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。 第3章 M
9、C9S12单片机的内核及片上资源 19 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 SP SP 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 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 20 3-4 内部存储器基本内存空间 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 21 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 $
10、8000 $C000 $FF00 $FFFF $30 $31$32 $33 $34$35 $36$37 $38 $39$3A$3B$3C$3D$3E$3F Block3Block2Block1Block0 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$7FFF 16K($3E) $C000$FF00 16K($3F) 内存以页面方式扩展 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 22 存储器容量寄存器 1寄存器空间为2KB 0寄存器空间为1KB 存储器容量寄存器0MEMSIZ0只读（默认
11、值由芯片的型号 决定） 详见下页表 EEPROM空间分配 000 KB 012 KB 104 KB 118 KB 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 。 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 23 存储器容量寄存器 RAM_SW2-RAM_SW0：分配系统RAM存储空间 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 24 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
12、可以用直接地址（8 bit地址）访问，如果 定位在其它地方，应用扩展地址（16 bit地址码）访问。 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 25 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8K RAM空 间，默认$0000$1FFF， 若定位在$2000$3FFF， 则INITRM值应为$39。 例 ： 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 26 EEPROM映射寄存器INITEE 0=禁用EEPROM 1=使能EEPROM 指定EEPROM基址的高5位。 例：DG128有2K的EEPROM。若给INI
13、TEE赋值为$09，则EEPROM区域就是 $0800$0FFF。 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 27 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： BDM ROM 寄存器区 RAM EEPROM Flash/ROM 外部扩展存储器 高 低 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 28 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
14、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。 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 29 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） 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 30 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
15、描述见教材49页。 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 31 （2）时钟合成寄存器（SYNR）低6位有效，有效值063。 （3）时钟分频寄存器（REFDV）低4位有效，有效值015。 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 PLLCLK48MHz。 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 32 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Bus ClockPLLCLK/2 0表示Bus ClockOSCCLK/2 实时中断标志位 1RTI发生了超时中断，向 该位写1清除该中断标志位。 第3章 MC9S12单片机的内核及片上资源 33 PLL例子 CLKSEL=0 x00; /禁止PLL PLLCTL=0 xe1; /PLL电路允许 SYNR=2;REFDV=1; /设置倍频参数 PLLCTL=0 x60; /
