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1、新一代八位单片机M68HC08简介前言新一代八位单片机M68HC08采用了0.35工艺，具有价格低速度快（8MHz总线速度）功能强和功耗低等优点。特别是带有闪速FLASH存储器的单片机具有更高的性能价格比，将会成为MOTOROLA最主要的八位单片机。为了配合“第三届MOTOROLA杯单片机设计应用大奖赛”的进行，由MOTOROLA半导体亚太区策划，MOTOROLA单片机应用开发研究中心（清华大学复旦大学广东工业大学等）编写了这份资料，简单介绍了M68HC08单片机的系统结构I/O功能及指令系统，并较系统的描述了MC68HC908JL3和MC68HC908GP32单片机。从而使对M68HC08单
2、片机有一个初步了解，而详细资料则可参阅有关的手册。编者19995目录：一新一代八位单片机M68HC08简介1.1 M68HC08单片机概述1.2 M68HC08单片机功能简介1.2.1 时钟发生器模块CGM1.2.2 系统集成模块SIM1.2.3 串行通信接口SCI1.2.4 串行外围接口SPI1.2.5 定时器接口模块TIM1.2.6 直接存储器存取模块DMA1.2.7 系统操作正常监视模块COP1.2.8 低电压禁止模块LVI1.2.9 外中断请求模块IRQ1.2.10 断点模块BREAK1.2.11 监控ROM模块MON1.2.12 I/O端口1.3 M68HC08单片机指令系统1.3.
3、1 数据传送指令1.3.2 算术类指令1.3.3 逻辑类指令1.3.4 位操作类指令1.3.5 移位类指令1.3.6 程序控制类指令1.3.7 二十进制编码指令1.3.8 特殊指令1一、 新一代八位单片机M68HC08简介1.1 M68HC08 单片机概述MOTOROLA公司的八位单片机一直占世界第一位、约占整个国际市场的1/3左右。新近推出的新一代八位单片机M68HC08 单片机；具有速度快、功能强及价格低等优点，特别是带有闪速（FLASH）存储器的单片机具有更高的性能价格比。图1.1是MOTOROLA单片机产品发展图。图1.1MOTOROLA单片机产品发展图。从图1.1可以看出M68HC0
4、8单片机正不断推出新品，有通用性的GP、JL和XL型，汽车控制的AZ型，模糊控制的KX、KJ型，马达控制的MR型，电话用的W型等各种单片机，以后还将推出DSP型、电话控制型、家用消费型、智能IC卡型、LCD驱动及VFD驱动型单片机，不断会覆盖M68HC05单片机的应用。M68HC08单片机虽然性能比M68HC05单片机性能高得多，而价格却不会比原有的八位单片机M68HC05来的高。是MOTOROLA公司今后主要发展的八位单片机。图1.2是通用型产品MC68HC708XL36的系统结构图。 图1.2 MC68HC708XL36的系统结构图。主要特性：l 8MHz总线速度、125ns指令周期l 片
5、内EPROM：36K字节l 片内RAM：1K字节l 16位变址器（原M68HC05单片机为8位变址器）l 新增8种寻址方式和78条指令l 3通道DMAl 定时器接口模块TIM（4通道）输入捕获输出比较脉冲调宽PWMl 串行通讯接口SCIl 串行外设接口SPIl 时钟发生器模块CGM（具有PLL功能）l 系统集成模块SIMl 低电压禁止模块LVIl 系统操作正常监视模块COPl 外中断模块IRQl 断点模块BREAKl 240字节监控ROM（MON）l 并行I/O端口：56根I/Ol 外总线接口EB，寻址可达1M字节，寻址扩展可达16M字节（通过 DMA及变址器）l 省电工作方式：STOP和WA
6、IT工作方式对于M68HC08其他型号单片机，还有以下模块可选：l CAW模块MSCANl 8位A/D转换ADC模块l LCD驱动模块l FLASH闪速存储器l SAE J1850的字节数据链路控制器BDLC新一代八位单片机的主要特点：l 采用模块设计，各种不同型号单片机可由不同模块组成，首创7天就可以设计出用户所需的单片机。l 片内240字节的监控ROM，为用户提供了在线编程ICP及在线调试等功能。l 具有特色的FLASH闪速存储器（取代片内EPRO/ROM），而价格却能低于相同容量的OTP型单片机。l 与M68HC05单片机向上兼容变址器8位变为16位堆栈指针SP也变为16位程序计数器PC
7、也为16位增加8种寻址方式和78条指令图1.3是M68HC08与M68HC05单片机的CPU比较。 图1.3 M68HC08与M68HC05单片机的CPU比较。表1.1 68HC08与M68HC05寻址方式比较。 寻址方式 HC05 HC08固有寻址：（无操作数） 立即数寻址 直接寻址 扩展寻址 变址，无偏移 变址，8位偏移 变址，16位偏移 相对寻址 堆栈寻址，8位偏移 堆栈寻址，16位偏移 存储器至存储器寻址（4种） 立即数、直接寻址 直接、直接寻址 变址、直接寻址 直接、变址寻址 变址预加1 变址8位偏移、预加1 1.2 M68HC08单片机功能介绍M68HC08单片机与M68HC05单
8、片机的功能向上兼容。其I/O有时钟发生器模块CGM、系统集成模块SIM、定时器接口模块TIM、串行通讯接口SCI、串行外设接口SPI、DMA模块、系统操作正常监视模块COP、低电压禁止模块LVI、断点模块BREAK、监控ROM模块MON以及多个I/O端口等。1.2.1 时钟发生器模块CGM时钟发生器模块CGM（Clock Generation Module）的系统结构图如图1.4所示。它主要有以下二个功能：l 4倍内部总线的晶振频率l 锁相环PLL电路可编程带宽的VCO（Voltage Controlled Oscillator）可编程模数的VCO频率除法器相位检测器环滤波器采集或跟踪操作模式
9、PLL模块输出CGMVCLK图1.4时钟发生器CGM系统结构图1.2.2 系统集成模块SIM系统集成模块SIM（System Integration Module）的系统结构如图1-5所示。它主要有以下功能：l 由CGM来驱动总线时钟l 为CPU和外围产生和控制总线时钟STOP/WAIT/复位/断点的进入几恢复内部时钟控制l 主要的复位控制包括上电复位POR及COP的超时l 中断控制确认时序裁决控制时序向量地址产生l CPU的许可/禁止时序l 模块化结构，可以扩充至128个中断源图1-5 系统集成模块SIM系统结构图1.2.3 串行通信接口SCI串行通信接口SCI有以下功能：l 全双工高速异步
10、通讯l 独立式发送与接受操作l 32种可编程波特率l 可编程的8位或9位的字符长度l 二种接受唤醒l 分离式接收和发送DMA服务请求l 分离式接收和发送CPU服务请求l 允许分离式的发送和接收l 可编程发送输出极性l 8个中断标志的中断驱动操作l 低电压操作模式l 接收帧出错检测l 硬件奇偶校验1.2.4 串行外围接口SPI串行外围接口SPI的传输速率可达1MHz，它有以下功能：l 全双工操作l 主和从工作模式l 分离式发送和接收寄存器l 减少射频RF干扰的分离式时钟地l 可编程的串行时钟的极性几相位l 总线争用出错标志l 超时运行出错标志l 二个独立可允许中断，DMA或CPU服务l 可编程的
11、线或模式l 与IC相兼容1.2.5 定时器接口模块TIM定时器接口模块TIM(Timer Interface Module)的系统结构图如图1-6所示。主要功能如下：l 4通道定时/计数器l 输入捕获：上升沿、下降沿或任何跳变沿l 输出比较：设计、清除或触发l 脉冲调宽PWMl 可编程时钟输入：系统时钟预分器，外时钟（最高4MHz）输入l 可产生DMA中断l 模块结构，可以扩充至8通道图1-6 定时器接口模块TIM系统结构图1.2.6 直接存储器存储模块DMA直接存储器存储模块系统结构图如图1-7所示。主要功能如下：l 3个独立通道l 支持字节或字传输l 具有块（256字节）传送和循环产送，块
12、传送结束或循环再启动可产生CPU中断l 可编程的DMA总线带宽（25%、50%、67%、或100%总线带宽）l 可编程DMA服务请求/中断请求的优先级l 在WAIT模式的可编程DMA许可l 系统可扩充至7个通道和8个传送源输入 图1-7 直接存储器存储模块DMA系统结构图1.2.7系统操作正常监视模块COP系统操作正常监视模块COP（Computer Operating Properly Module）系统结构图如图1-8所示。主要功能如下：l 在非正常时产生一个异步复位l 晶振4.9152时，COP的超时周期为53.3msl COP的6位计数器时钟为CGMXCLK/8192Hz图1-8 系统
13、操作正常监视模块COP系统结构图1.2.8 低电压禁止模块LVI低电压禁止模块LVI（Lov Voltage Inhibit Module）系统结构图如图1-9所示。其主要功能是监视VDD电压，它具有：l 可编程LVI复位l 可编程电源功耗l 写保护的状态与控制寄存器图1-9 低电压禁止模块LVI系统结构图1.2.9 外中断请求模块IRQ外中断请求模块IRQ有IRQ1/VPP和IRQ2处中断。它们的结构图如图1-10所示。同时，也允许把I/O端口构置为外中断。IRQ1的中断向量地址为$FFFA、$FFFB，IRQ2的中断向量地址为$FFF0、$FFF1。图1-10 IRQ1的系统结构图1.2.10 断点模块BREAK除了外中断请求模块外，整个系统还有处理中断的断点模块BREAK。主要功能如下：l CPU和DMA产生断点中断l 可由软件产生断点中断l 在断点中断时，I/O寄存器可进行存取，而COP禁止工作1.2.11 监控ROM模块（MON）监控ROM模块MON（Monitor ROM Module）是已固
