飛思卡爾01章微控制器概述

飛思卡爾01章微控制器概述第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(lái)了科研和生活的許多重大變革，可以說(shuō)，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)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度得以大大提高，并且越來(lái)越多的領(lǐng)域和越來(lái)越多的時(shí)候，人們都需要微型計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行工作或間接利用其工作。

微型計(jì)算機(jī)------簡(jiǎn)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：１、通用微機(jī)系統(tǒng)---以微處理器為核心(MicroProcessorUnit)，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)２、單片微機(jī)系統(tǒng)---以微控制器為核心(MicroControllerUnit)，強(qiáng)調(diào)控制功用，解決單一問(wèn)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(jiǎn)介及現(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(yǔ)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（MicrocontrollerUnit）并非SingleChipMicrocomputer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(zhǎng)資源有限（如引腳少、片內(nèi)存儲(chǔ)器容量不大，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(wú)所不在，無(wú)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３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(wú)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)，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Intel8051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(zhǎng)：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(yáng)、……重慶大學(xué)通信工程學(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(lái)，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(wèn)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(kāi)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(yǔ)言程序：

ORG0000HSJMPSTARTORG0040HSTART:SETBP1.0CLRP1.0SJMP$

運(yùn)行結(jié)果：點(diǎn)亮LED主要特性：8位CPU，111條指令，40引腳，128BytesRAM，4KBytesEEPROM，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，……重慶大學(xué)通信工程學(xué)院任勇1.2Freescale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(kāi)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(kāi)拓者，為汽車電子、消費(fèi)電子、工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線市場(chǎng)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(zhǎng)期居于全球市場(chǎng)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、HC08、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1.3S12系列微控制器位數(shù)---增強(qiáng)型16位CPU內(nèi)核---HC12S12（兼容，統(tǒng)稱為HCS12）最高總線頻率---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1.4S12X系列微控制器位數(shù)---增強(qiáng)型16位CPU內(nèi)核---S12S12X（兼容，統(tǒng)稱為S12(X)）比S12增加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FreescaleS12(X)系列MCU的命名規(guī)則①產(chǎn)品狀態(tài)MC：FullyQualified，常用②ROM存儲(chǔ)器類型標(biāo)志無(wú)：帶ROM或無(wú)，7：EPROM，8：EEPROM，9：FLASH（常用）③CPU標(biāo)志

CPU核，S12或S12X④子系列標(biāo)志如DG：DG系列產(chǎn)品⑤存儲(chǔ)空間大小及版本256B：256K，B為FLASH版本⑥工作溫度范圍標(biāo)志無(wú)：商用0~70℃

；C：-40~85℃V：-40~105℃

；M：-40~125℃⑦封裝標(biāo)志例，F(xiàn)U：QFP；PV:LQFP⑧無(wú)鉛組裝標(biāo)志E：生產(chǎn)過(guò)程無(wú)鉛化

MC9S12Dх256BхххE①②③④⑤⑥⑦⑧有如：MC9S12DG128---本課程藍(lán)本MCUMC9S12XDT512---本課程實(shí)驗(yàn)開(kāi)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Freescale16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2.1MC9S12DG128的特點(diǎn)16位S12