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1、16位S12X系列MCU学习开 发资源与工具苏州大学计算机科学与技术学院 王宜怀2011年8月 V1.02一、目标定位目标：以16位HCS12X MCUs为蓝本讲述嵌入式系统软件与硬件基础，让学生理解并初步掌握嵌入式系统的基本开发方法。 【什么是嵌入式系统软件与硬件基础？学习 目的是利用MCU芯片设计嵌入式应用产品硬件，编 写底层及应用软件基础是理解基本硬件电路、底层驱动及软件架构。操作系统是辅助工 具。】3基本要求（及格）：理解硬件最小系统原理， 掌握基本模块的通用知识（含硬件），从一 般意义掌握基本编程原理，理解底层驱动程 序编程方法，看懂样例程序，正确使用样例 。 提高要求（良好）：在基
2、本要求基础上，能够 理解底层驱动程序编程方法，可根据样例程 序的范例，正确编写自己的应用程序。 高级要求（优秀）：在上述要求的基础上，透 彻理解底层驱动程序编程方法，能够给予类 似MCU的软硬件开发环境开发软硬件并予以移 植等。4基本做法：入门程序后，选做一个逐渐增加 功能的作业，要求学员完成。先导基础：(1)硬件基础:数字电路、模拟电路。(2)MCU软件基础:C语言。(3)PC软件基础:一门高级语言。5为什么要有相关基础？ (1)硬件基础:理解基本硬件原理。 (2)MCU软件基础:使用C语言编写MCU软件 。 (3)PC软件基础:通过PC机的屏幕操作发出 MCU控制对象的运行指令，直观显示
3、MCU的有关工作情况。6如何对待基础较弱问题？(1)自行安排一至两次的硬件补课 ，简要提纲式阐述。(2)通过具体内容逐渐补缺，不能 要求首先补足基础。7二、现有教学资料教材：北航版2011年出版嵌入式系统设计实 践基于飞思卡尔S12X微控制器 配套光盘（网上光盘）：开发环境软件、书中 的所有实例程序、实验指导书所涉及的源程 序、相关芯片的技术手册、硬件评估板的技 术资料及示例程序等。 网址：http:/8北京航空航天 大学出版社 2011年出版 嵌入式系统设 计实践基 于飞思卡尔 S12X微控制器 。芯片入门的方法9一般来说，学习一个新的MCU芯片，若用C语言进行编程，比较快速的学习过程 是：
4、 （1）了解性能及内部主要功能模块与存储空间的地址分配。 （2）了解基本的编程结构、编程模式及寻址方式。 （3）了解中断结构。 （4）了解芯片的引脚的总体布局情况，掌握硬件最小系统电路。 （5）理解第一个工程的结构，理解工程中各个文件的基本功能。一般来说，第 一个工程为一个简单的小程序，如利用通用I/O模块编程控制几个发光二极管，主要 目的是给出程序框架和工作过程。 （6）进行实际环境的编译（compile）、链接（link）生成可以下载到芯片内部 Flash存储器中的程序（可以运行的机器码），基本理解列表文件、机器码文件。 （7）一定要有硬件评估环境，这是学习新MCU的必需品。这样就可将程序
5、利用 写入调试器下载到目标MCU中，在目标板上，观察运行情况。随后，可进一步利用 嵌入式软件的打桩调试技术，即在被测程序代码中插入一些函数或语句，利用这些 函数或语句产生可在硬件板上显示物理现象，供观察程序运行情况之用。 （8）从整个工程组成、各个文件、写入Flash存储器的机器码等角度，透彻理解 第一工程的执行过程。 至此，就算“入门”了。以后逐步学习各个功能模块就方便了。 10三、资料结构四、S12X系列MCU发展路线图11S12XS系列微处理器简介?2005年、16位?64、80、112引脚三种封装形式?新一代的双核微控制器，拥有卓越的 性能，堪比32位微控制器12S12XS子系列MCU
6、的引脚数量、封装形式 及主要资源分类引脚/封装P- FlashRAMD- FlashCANSPISCITIMPITA/DPWM9S12XS256 112/LQFP256K12K8K1128通道4通道16通道8通道80/QFP1128通道4通道8通道8通道64/LQFP1128通道4通道8通道8通道9S12XS128112/LQFP128K8K8K1128通道4通道16通道8通道80/QFP1128通道4通道8通道8通道64/LQFP1128通道4通道8通道8通道9S12XS64112/LQFP64K4K4K1128通道4通道16通道8通道80/QFP1128通道4通道8通道8通道64/LQFP
7、1128通道4通道8通道8通道S12XS系列MCU型号标识MC 9 S12X S 128 M AA 产 品 状 态存 储 器 类 型 标 志微 控 制 器 家 族子 系 列 型 号 标 志内部 Flash 存储 器容 量（ KB)工 作 温 度 范 围 标 志引脚 个数 与封 装标 志五、S12XS系列MCU的功能概述常规模块六、S12XS系列MCU的存储器映像S12XS系列MCU的存储器映像存储器类型大小GPAGE全局页首地址页面寄存器每页大小 RAM （0x0F_E0000x0F_FFFF ）8K0x0F0x0F_E000RPAGE=0xFE 4K0x0F_F000RPAGE=0xFFD-
8、Flash （0x10_00000x10_1FFF ）8K0x100x10_0000EPAGE=0x00 1K0x10_0400EPAGE=0x01 0x10_0800EPAGE=0x02 0x10_0C00EPAGE=0x030x10_1000EPAGE=0x04 0x10_1400EPAGE=0x05 0x10_1800EPAGE=0x06 0x10_1C00EPAGE=0x07 P-Flash （ 0x7E_00000x7F_FFFF）128K0x7E0x7E_0000PPAGE=0xF8 16K0x7E_4000PPAGE=0xF9 0x7E_8000PPAGE=0xFA 0x7E_C
9、000PPAGE=0xFB 0x7F0x7F_0000PPAGE=0xFC 0x7F_4000PPAGE=0xFD 0x7F_8000PPAGE=0xFE 0x7F_C000PPAGE=0xFF逻辑地址与全局地址的转换七、XS128（80引脚QFP封装）的引脚分布XS128的硬件最小系统工作支撑引脚分类引脚名引脚号典型值功能描述备注电 源 类外部输入VDDR315.0V为内部电压调节器供电VDDX1、 VDDX277、295.0V为I/O引脚驱动供电两个电源正极在芯片 内部相连，两个电源 负极在芯片内部相连 VSSX1、SSX276、280VVDDA595.0V为A/D转换电路及内部电压 调节
10、器的部分电路供电VSSA620V VRH605.0VA/D转换参考电压VRL610V 电压调节器输出VDD491.8V内核CPU电源(1)VDD、VDDF、 VDDPLL为由VDDR经 内电压调节器产生， 引出目的为了外接滤 波电容；(2)VSS1、 VSS2、VSS3在芯片内 部相连VSS2、VSS350、320VVDDF92.8V为MCU内部Flash供电VSS1100V VDDPLL361.8VMCU内部锁相环PLL电路及 振荡器电源VSSPLL330V复位30复位引脚，它是双向引脚。作为输入引脚，拉低可使芯片复位。作 为输出引脚，上电复位期间有低脉冲输出，表示芯片已经复位完成 。 晶振
11、EXTAL34晶振或时钟输入引脚XTAL35振荡器输出引脚写 入 器BKGD/MODC15BDM通信引脚，写入调试器使用。 （该引脚有内部上拉电阻）MODC=1，普通单片模式（一般 运行使用）；MODC=0，特殊单 片模式（写入器使用）工厂测试TEST67测试引脚为工厂测试保留 引脚个数统计21XS128的I/O端口资源口名引脚数引脚名引脚号功能描述第一第二第三第四第五A 8PA7:04841GPIO- B 8PB7:0 2316GPIO- E8PE7 24GPIOXCLKSECLKX2- PE6:5 25,26GPIO- PE4 27GPIOECLK- PE3:2 37,38GPIO- PE
12、1 39GPIOIRQ- PE0 40GPIOXIRQ- T8PT7 14GPIOIOC7PWM7- PT6 13GPIOIOC6PWM6- PT5 12GPIOIOC5PWM5VREG_AP I-PT4 11GPIOIOC4PWM4- PT3:0 85GPIOIOC3:0- S4PS3 66GPIOTXD1- PS2 65GPIORXD1- PS1 64GPIOTXD0- PS0 63GPIORXD0- M6PM5 70GPIOSCK0- PM4 71GPIOMOSI0- PM3 72GPIOSS0- PM2 73GPIOMISO0- PM1 74GPIOTXCAN0TXD1- PM0 75
13、GPIORXCAN0RXD1- P7PP7 78GPIOKWP7PWM7- PP5:3 79,80,1GPIOKWP5:3PWM5:3-PP2 2GPIOKWP2PWM2IOC2TXD1PP1 3GPIOKWP1PWM1IOC1-PP0 4GPIOKWP0PWM0IOC0RXD1J2PJ7:6 68,69GPIOKWJ7:6- AD8PAD07:05851GPIOAN0 7: 0- 总数59八、硬件最小系统硬件最小系统的焊接与测试步骤（1）焊接电源及其滤波电路、复位电路、晶振电 路、PLL滤波电路以及写入器接口电路。 （2）在确保电源和地未短路的情况下接通电源， 测量电压是否正常，检查按下复位
14、按钮是否 能够复位（观察复位指示灯）。 （3）将写入器与电路板连接，启动开发环境，对 目标MCU进行擦除，如果成功则说明最小系统 工作正常。 （4）将第一个样例程序编译、连接生成S19文件， 并下载到Flash中，观察小灯闪烁情况。 （5）硬件最小系统测试通过以后就可以进行其他 模块焊接。九、CPU12X的内部寄存器CPU12X的内部寄存器累加器A、B(Accumulator)累加器A、B是8位通用寄存器，用来存放操作数和运算结果累加器A、B是8位通用寄存器，用来存放操作数和运算结果变址寄存器的内容加上5位、9位或者16位的值，或者加上 一个累加器中的内容得到指令操作的有效地址堆栈指针SP(S
15、tack Pointer)在调用子程序和中断发生的时候，栈用来保存系统内容，此 外也可用来临时存储数据程序计数器PC(Program Counter)在执行转移指令时存放转移地址，在执行中断指令时存放中断 子程序入口地址条件码寄存器CCRW(Condition Code Register)条件码寄存器CCR是8位寄存器(其中有5个状态指示符 ，两个中断控制码，一个STOP指令控制码）D7停止模式(STOP)禁止位SD6非屏蔽中断允许位XD5半进位标志位HD4可屏蔽中断使能位ID3负标志位ND2零标志位ZD1溢出标志位VD0进位/借位标志C十、CPU12X的寻址方式 隐含寻址方式( Inherent Addressing Mode ) 立即寻址方式(Immediate Addressing Mode) 直接寻址方式(Direct Addressing Mode) 扩展寻址方式(Extended Addressing Mode) 相对寻址方式(Relative Addressing Mode) 变址寻址方式(Indexed Addressing Mode)27十一、CPU12X指令系统 数据传送类指令 算术运算类指令 逻辑运算类与位操作类指令 程序控制类指令 其他类指令28十二、GP
