第02章AW60硬件最小系統(tǒng)與S08CPU

第2章AW60硬件最小系統(tǒng)與

S08CPU主要內(nèi)容

2.1S08系列MCU命名規(guī)則與資源簡(jiǎn)介2.2AW60微控制器功能概述及存儲(chǔ)器映像2.3AW60的引腳功能與硬件最小系統(tǒng)2.4S08CPU的特點(diǎn)與CPU內(nèi)部寄存器2.5S08CPU的尋址方式2.6S08CPU的指令系統(tǒng)2.7S08CPU匯編語(yǔ)言基礎(chǔ)2.1S08系列MCU命名規(guī)則與資源簡(jiǎn)介2.1.1．Freescale08系列發(fā)展簡(jiǎn)史及

S08系列MCU命名規(guī)則目前，F(xiàn)reescale的08系列單片機(jī)主要有HC08、HCS08和RS08三種類(lèi)型。1999年，HC08面世--高性能8位單片機(jī)2004年，HCS08誕生--資源豐富，功耗低，性?xún)r(jià)比很高2006年，RS08涌現(xiàn)--內(nèi)核體積比傳統(tǒng)的內(nèi)核小30%，帶有精簡(jiǎn)指令集，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)體積更小、更加經(jīng)濟(jì)高效的解決方案的需求FreescaleS08系列MCU的型號(hào)龐大，但同一系列的CPU是相同的，也就是說(shuō)具有相同的指令系統(tǒng)，多種型號(hào)只是為了適用于不同的場(chǎng)合。為了方便實(shí)際應(yīng)用時(shí)選型，需要了解FreescaleMCU的命名方法，其基本命名規(guī)則如下：хх

х

хх

хх

хх

х

хх

①

②③④

⑤

⑥

⑦①產(chǎn)品形態(tài)②存儲(chǔ)器類(lèi)型標(biāo)志③芯片內(nèi)核④子系列型號(hào)標(biāo)志⑤存儲(chǔ)器大小⑥工作溫度范圍標(biāo)志⑦封裝標(biāo)志2.1.208系列單片機(jī)資源簡(jiǎn)介08系列單片機(jī)的資源差異情況表產(chǎn)品型號(hào)ROM(字節(jié))RAM(字節(jié))EEPROM(字節(jié))Flash(字節(jié))I/O數(shù)SerialA/D最大的總線頻率(MHz)MC9S08AW6060k2K-60K54I2C/2SCI/SPI16通道10位20.0MC68HC08AZ6060K2K1K-48SCI/SPI/CAN15通道10位8.4MC68HC08AB16A16K512512-51SCISPI8通道10位8.0MC68HC908EY16-512-16K24ESCISPI8通道10位8.0MC68HLC908QT2-128-1.5K6-4通道8位8.0MC9RS08KA2-48-2K6--10.02.2AW60微控制器功能概述及存儲(chǔ)器映像一般來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)一個(gè)新的MCU芯片的過(guò)程：了解性能及內(nèi)部主要功能模塊與存儲(chǔ)空間的地址分配了解基本的編程結(jié)構(gòu)、編程模式及尋址方式了解中斷結(jié)構(gòu)了解芯片的引腳的總體布局情況、硬件最小系統(tǒng)電路理解第一個(gè)工程的結(jié)構(gòu)、工程中各個(gè)文件的基本功能編譯、鏈接，理解列表文件、機(jī)器碼文件借助硬件評(píng)估環(huán)境，重復(fù)練習(xí)充分理解第一個(gè)工程的執(zhí)行過(guò)程至此，就算“入門(mén)”了，以后逐步學(xué)習(xí)各個(gè)功能模塊就

方便了2.2.1AW60功能概述1．AW60系列主要常規(guī)模塊和特點(diǎn)最高達(dá)40MHz的CPU工作頻率和20MHz的內(nèi)部總線工作頻率；時(shí)鐘源選項(xiàng)包括晶體，諧振器，外部時(shí)鐘，或內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘S08CPU相比HC08CPU指令集，增加了BGND指令單線后臺(tái)調(diào)試模式接口；增強(qiáng)的斷點(diǎn)能力，允許單一的斷點(diǎn)設(shè)置在線調(diào)試（在片內(nèi)調(diào)試模塊加了多于兩個(gè)的斷點(diǎn)）內(nèi)含32個(gè)中斷/復(fù)位源；內(nèi)含2KB的片內(nèi)RAM；內(nèi)含60KB的片內(nèi)在線可編程FLASH存儲(chǔ)器，帶有塊保護(hù)和安全選項(xiàng)可選的計(jì)算機(jī)正常操作（COP）復(fù)位；低電壓檢測(cè)與復(fù)位或中斷；非法操作碼檢測(cè)與復(fù)位；非法地址檢測(cè)與復(fù)位ADC：多達(dá)16個(gè)通道，10位AD轉(zhuǎn)換器與自動(dòng)比較功能；兩個(gè)串行通信接口SCI模塊與可選的13位中斷；一個(gè)串行外設(shè)接口SPI模塊；集成電路互連總線I2C模塊運(yùn)作高達(dá)100kbps的最高總線負(fù)載；8引腳鍵盤(pán)中斷KBI模塊Timers：1個(gè)2通道和1個(gè)6通道16位定時(shí)器/脈沖寬度調(diào)制器模塊。具有輸入捕捉、輸出比較、脈寬調(diào)制功能芯片F(xiàn)LASH（字節(jié)）RAM（字節(jié)）封裝MC9S08AW6063,280204864QFP64LQFP48QFN44LQFPMC9S08AW4849,152MC9S08AW3232,768MC9S08AW1616,384102448QFN44LQFP

AW子系列的芯片的Flash、RAM與封狀形式特點(diǎn)封裝選項(xiàng)

64引腳48引腳44引腳ADC16通道8通道8通道I2C有有有IRQ有有有KBI1876SCI1有有有SCI2有有有SPI1有有有TPM16通道4通道4通道TPM1CLK有無(wú)無(wú)TPM22通道2通道2通道TPM2CLK有無(wú)無(wú)I/O引腳543834每個(gè)封裝的可配置外設(shè)2．AW60的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖從內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可以看出，AW60主要有以下主要部分：S08CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器接口模塊、定時(shí)器模塊、看門(mén)狗模塊、通用IO模塊、串口通信模塊（SCI）、串行外設(shè)接口（SPI）、I2C模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、鍵盤(pán)中斷模塊、時(shí)鐘發(fā)生模塊、復(fù)位與中斷模塊等BDMPLLGPIOJTAGSPII2CSCI16通道定時(shí)器2通道定時(shí)器SCI2A/DKBIDBGCPURTICOPIRQLDVHCS08內(nèi)核BDC存儲(chǔ)器2KBRAM64KBFlashAW60MCU框圖2.2.2AW60存儲(chǔ)器映像S08系列MCU的邏輯地址空間為64KB，地址范圍為$0000～$FFFF。

所謂存儲(chǔ)器映像（Memorymap），是指地址$0000～$FFFF這個(gè)64KB空間，哪些地址被何種存儲(chǔ)器或I/O寄存器所占用，或者說(shuō)AW60的RAM、Flash、I/O映像寄存器各使用$0000～$FFFF這個(gè)64KB空間中的哪些地址。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是$0000～$FFFF這個(gè)64KB空間是如何分配的。

AW60的存儲(chǔ)器映像2.3AW60的引腳功能與硬件最小系統(tǒng)2.3.1AW60的引腳功能64引腳LQFP封裝的AW60的引腳圖引腳LQFP封裝AW60的引腳功能分類(lèi)簡(jiǎn)介

電源類(lèi)信號(hào)引腳復(fù)位信號(hào)引腳主要功能模塊引腳其他引腳2.3.2AW60的硬件最小系統(tǒng)AW60芯片的硬件最小系統(tǒng)包括：電源及其濾波電路復(fù)位電路晶振電路及PLL濾波電路寫(xiě)入器接口電路AW60硬件最小系統(tǒng)2.3.3硬件最小系統(tǒng)測(cè)試方法硬件電路板的焊接和測(cè)試具體過(guò)程：焊接電源及其濾波電路、復(fù)位電路、晶振電路、PLL濾波電路以及寫(xiě)入器接口電路。注意：電源的濾波電容不可漏焊，否則芯片所受干擾較大，影響調(diào)試在確保電源和地未短路的情況下接通電源，測(cè)量電壓是否正常，檢查按下復(fù)位按鈕是否能夠復(fù)位（觀察復(fù)位指示燈）將寫(xiě)入器與電路板連接，啟動(dòng)開(kāi)發(fā)環(huán)境CodeWarrior6.2，對(duì)目標(biāo)MCU進(jìn)行擦除，如果成功則說(shuō)明最小系統(tǒng)工作正常將第一個(gè)樣例程序編譯、連接生成S19文件，并下載到Flash中，觀察小燈閃爍情況硬件最小系統(tǒng)測(cè)試通過(guò)以后就可以進(jìn)行其他模塊焊接。正確的做法是，焊完一個(gè)模塊后，應(yīng)緊接著測(cè)試該模塊工作是否正常，切忌焊接多個(gè)模塊后再進(jìn)行測(cè)試，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)問(wèn)題，就很難定位具體是哪個(gè)模塊的問(wèn)題2.4S08CPU的特點(diǎn)與CPU內(nèi)部寄存器1.S08CPU的特點(diǎn)目標(biāo)代碼與M68HC05系列、M68HC08系列MCU向上兼容具有16位堆棧指針SP、16位變址寄存器HX。16種尋址方式最高達(dá)40MHzCPU內(nèi)部總線頻率、64KB程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間不經(jīng)過(guò)累加器A的存儲(chǔ)器之間數(shù)據(jù)直接傳送快速8位×8位乘法指令、快速16位與8位相除指令，增強(qiáng)的BCD指令模塊化結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展的內(nèi)部總線定義可使尋址范圍超過(guò)64KB低功耗的STOP、WAIT模式2.S08CPU內(nèi)部寄存器 HCS08CPU中有5個(gè)寄存器：累加器A、變址寄存器HX、堆棧指針SP、程序計(jì)數(shù)器PC和條件碼寄存器CCR累加器A(Accumulator)：8位通用寄存器，用來(lái)存放操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果變址寄存器HX(IndexPointer)：16位寄存器，H是高8位，X是低8位，可單獨(dú)使用堆棧指針SP(StackPointer)：指向下一個(gè)棧地址的16位寄存器，堆棧指針SP采用遞減的結(jié)構(gòu)，即進(jìn)棧時(shí)SP減1，出棧時(shí)SP加1程序計(jì)數(shù)器PC(ProgramCounter)：也是16位的，可尋址范圍達(dá)64KBPC存放下一條指令的地址，在執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)存放轉(zhuǎn)移地址，在執(zhí)行中斷指令時(shí)存放中斷子程序入口地址條件碼寄存器CCR(ConditionCodeRegister)：8位的寄存器，其中5位(除了中斷屏蔽位I)用于指示執(zhí)行完指令的結(jié)果狀態(tài)，這些位可由程序來(lái)測(cè)試進(jìn)位/借位標(biāo)志C零標(biāo)志Z負(fù)標(biāo)志N中斷屏蔽位I半進(jìn)位標(biāo)志H溢出標(biāo)志V0變址寄存器HX堆棧指針SP程序計(jì)數(shù)器PC條件碼寄存器CCRCZINH11V累加器A150015015HX77815S08CPU的寄存器2.5S08CPU的尋址方式內(nèi)在尋址方式(INH，Inherentaddressingmode)立即尋址方式(IMM，Immediateaddressingmode)直接尋址方式(DIR，Directaddressingmode)擴(kuò)展尋址方式(EXT，Extendedaddressingmode)無(wú)偏移量變址方式(IX，Indexed,nooffsetaddressingmode)八位偏移量變址方式(IX1，Indexed,8-bitoffsetaddressingmode)十六位偏移量變址方式(IX2，Indexed,16-bitoffsetaddressingmode)相對(duì)變址尋址方式(REL，Relativeaddressingmode)存儲(chǔ)器：直接地址—直接地址尋址方式(DD，DirecttodirectaddressingMode)存儲(chǔ)器：直接地址—變址、變址加1的尋址方式(DIX+，DirecttoindexedwithpostincrementaddressingMode)存儲(chǔ)器：立即數(shù)—直接地址尋址方式(IMD，ImmediatesourcetodirectdestinationaddressingMode)存儲(chǔ)器：變址—直接地址、變址加1的尋址方式(IX+D，IndexedwithpostincrementtodirectaddressingMode)無(wú)偏移量變址、變址加1尋址方式(IX+，Indexed,nooffset,postincrementaddressingmode)直接尋址方式(DIR，Directaddressingmode)八位偏移量變址、變址加1尋址方式(IX1+，Indexed,8-bitoffset,postincrementaddressingmode)無(wú)偏移量變址方式(IX，Indexed,nooffsetaddressingmode)八位偏移量堆棧尋址方式(SP1，Stackpointer,8-bitoffsetaddressingmode))十六位偏移量堆棧尋址方式(SP2，Stackpointer,16-bitoffsetaddressingmode)2.6S08CPU的指令系統(tǒng)2.6.1數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令取數(shù)指令存數(shù)指令堆棧操作指令寄存器間數(shù)據(jù)傳送指令存儲(chǔ)器間數(shù)據(jù)傳送指令2.6.2算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令加、減指令堆棧操作指令乘/除法指令加1/減1指令取反/求補(bǔ)指令比較指令清零指令測(cè)試是否為0指令SP與HX增加指令2.6.3邏輯運(yùn)算類(lèi)指令

邏輯運(yùn)算類(lèi)指令完成邏輯與、或、異或等操作。2.6.4位操作類(lèi)指令

位操作類(lèi)指令主要是位測(cè)試、位置1、位清0等操作。2.6.5移位類(lèi)指令單向移位指令循環(huán)移位指令2.6.6程序控制類(lèi)指令一般轉(zhuǎn)移指令特殊轉(zhuǎn)移指令跳轉(zhuǎn)指令2.6.7其它指令2.7S08CPU匯編語(yǔ)言基礎(chǔ)2.7.1S08匯編源程序格式

匯編語(yǔ)言源程序以行為單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，每一行最多可以包含以下四個(gè)部分：1．標(biāo)號(hào)(Labels)

對(duì)標(biāo)號(hào)有以下說(shuō)明：標(biāo)號(hào)

操作碼

操作數(shù)注釋如果一個(gè)語(yǔ)句有標(biāo)號(hào)，則標(biāo)號(hào)必須從第一列開(kāi)始書(shū)寫(xiě)可以組成標(biāo)號(hào)的字符有：字母A～Z、字母a～z、數(shù)字0～9、下劃線“_”、美元符號(hào)“$”，但開(kāi)頭的第一個(gè)符號(hào)不能為數(shù)字和$08編譯器區(qū)分標(biāo)號(hào)中字母的大小寫(xiě)，但指令和偽指令不區(qū)分大小標(biāo)號(hào)長(zhǎng)度基本上不受限制，但實(shí)際使用時(shí)通常不要超過(guò)20個(gè)字符若希望更多的編譯器能夠識(shí)別，建議標(biāo)號(hào)(或變量名)的長(zhǎng)度小于8個(gè)字符標(biāo)號(hào)后必須帶冒號(hào)“：”或雙冒號(hào)“：：”，一個(gè)冒號(hào)表示局部符號(hào)，兩個(gè)符號(hào)表示全局符號(hào)。模塊外調(diào)用的標(biāo)號(hào)需要用全局標(biāo)號(hào)，模塊內(nèi)跳轉(zhuǎn)的標(biāo)號(hào)用局部標(biāo)號(hào)一個(gè)標(biāo)號(hào)在一個(gè)程序中只能定義一次，否則是重復(fù)定義，不能通過(guò)編譯一行語(yǔ)句可以只有標(biāo)號(hào)，編譯器將