第一章微控制器概論版

參考材料：1.薛濤、邵貝貝著，

《單片機與嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法》，2009

《MC9S12XS單片機原理及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)》

電子工業(yè)出版社，20113.

《嵌入式系統(tǒng)設計實戰(zhàn)--基于飛思卡爾S12X

》

20114.王威等編著，

《HCS12微控制器原理及應用》

20071版第1章微控制器概述

微型計算機:

計算機技術帶來了科研和生活的許多重大變革，可以說，標志了人類社會進步文明的又一次飛躍；更得益于大規(guī)模集成電路進步與發(fā)展，計算機的重要分支------微型計算機的發(fā)展日新月異，應用日益廣泛，已滲透到生產、生活的各個方面，使許多領域的技術水平和自動化程度得以大大提高，并且越來越多的領域和越來越多的時候，人們都需要微計算機來進行工作或間接利用其工作。

微型計算機------簡稱微機；微機技術的發(fā)展又形成相互獨立、不同方向的兩大分支：１、通用微機系統(tǒng)：以微處理器為核心(MicroProcessorUnit)，強調處理功用，解決多方位需求。表現(xiàn)形式：外設配備齊全的微機系統(tǒng)。２、單片微機系統(tǒng)：以微控制器為核心(MicroControllerUnit)，強調控制功用，解決單一問題。特點：三要素（微處理器、存儲器、外設）集成在芯片上；程序固化在片內，一般不改變。專用！嵌入在產品中；微型計算機的類型：多板機：廣泛使用的PC計算機單扳機：CPU,RAM,I/O接口芯片及設備單片機：計算機基本部件微型化并集成到一塊芯片上1.1微控制器簡介及現(xiàn)狀微控制器定義在一片半導體芯片上集成：

CPUROM、RAM、FLASHI/O接口、定時器/計數(shù)器、AD\DA

通信接口（232，IIC、SPI、CAN)

中斷系統(tǒng)術語稱謂中文：微控制器=單片機=單片微機=單片微控制器英文：MCU（MicrocontrollerUnit）并非SingleChipMicrocomputer

標準：微控制器（MCU

）3.微型計算機的結構4.MCU特點資源受限(引腳少、片內存儲器容量不大，可擴或選);開發(fā)需要專用工具和特殊方法;要求較高可靠性和穩(wěn)定性;有實時約束;通常極其關注成本;大多要求低功耗;運算能力不強;控制能力強（如位處理，直接I/O操作）;專用性很強;技術含量高,知識集成系統(tǒng);具有很長生命周期;5.MCU的應用范圍幾乎“無所不在，無所不為”滲透：工業(yè)控制、通信、交通、儀器儀表、家用電器、辦公自動化、汽車電子、PC外設……WindowLiftLockMirrorLockLockMirrorLockUniversalMotorUniversalPanelWiperInteriorLightLockSeatSeatRoofECU3ECU1ECU2OSEKOSOSEKCOM/NMe.g.ignitionGatewayApplicationLightOSEKOSTaskETaskFTaskDClimateControlOSEKCOM/NMOSEKOSTaskBTaskCTaskACentralBodyControlOSEKCOM/NMInstrumentsECU4CANEngineNetwork(>250kbps)CANBodyNetwork(<=125kbps)SubBusNetwork(<50kbps)飛思卡爾在汽車應用:ECU、氣囊、放夾、門禁、無鑰匙、尾氣……DevelopmentToolsDriversMotorolaSiliconOSEK-OS,-COM,-NMFunctionalityOSLibrariesApplicationCodeDesignToolsMotorolaFocusHeatingHeatingHeatingHeating6.MCU的發(fā)展第一階段（1974～1978）初級，8位，

MCS-48系列（帶并行I/O接口、定時器／計數(shù)器、無串行I／O接口）第二階段（1978～1983）高級，8位，

MCS-51系列（新增串行I/O接口、多級中斷等功能完備，拓寬了其應用范圍）第三階段（1983～）16位單片機，

MCS-96系列（16位處理，含A/D轉換器，功能加強，速度快）

早期：以Intel公司為領袖，同步于通用微機，機。有３個階段(非中國情況）：

其中：MCS-51系列獲得了最為廣泛的應用，典型型號為使用Intel8051內核的80C51、89C51……

注：位的概念：CPU一次處理運算的數(shù)據位數(shù)（寄存器），位數(shù)越高，處理能力越強。（有別與數(shù)據總線的位數(shù)）

目前：8位、16位、32位、64位并存，各廠家、多種類并存；7.MCU的主要生產廠家

Intel、Atmel、Philips（恩智浦，NXP）、Motorola、Microchip、TI、西門子、富士通、三星、凌陽、……

美國領先，中國沒有（龍芯？?。?.MCU與嵌入式系統(tǒng)

其中MCU技術最為經典、應用成熟、受眾面廣。近年來，MCU技術發(fā)展迅速，已從傳統(tǒng)設計技術走向現(xiàn)代設計技術，其功能、速度、資源正在不斷加強，更加易于解決電子系統(tǒng)的嵌入性、微型化、低功耗、高可靠性和低價格等問題。MCU技術、FPGA技術和DSP技術，是目前數(shù)字電路系統(tǒng)設計領域公認的三大基礎性技術，以這三類技術形成的應用系統(tǒng)也是目前嵌入式系統(tǒng)的主要表現(xiàn)形式。嵌入式系統(tǒng)：面向測控對象、嵌入到實際應用系統(tǒng)中的計算機系統(tǒng)。9.MCU與RTOS(實時操作系統(tǒng))RTOS的現(xiàn)狀VxWorksWindowsCE嵌入式LinuxμC/OS-ⅡμC/OS-Ⅱ用戶應用程序的一般結構voidMyTask1(void*pdata)//定義用戶任務1{

進行準備工作的代碼;for(;;)//無限循環(huán)

{

任務實體代碼;

調用系統(tǒng)延時函數(shù);//調用OSTimeDly()}}MCU技術已經成為廣大電子工程師和電類專業(yè)大學生必備的技能之一，是學習、理解、提高計算機應用開發(fā)能力的基礎學科，應用型新技術發(fā)展的基石，其重要性是不言而喻的。軟硬件兼顧并重、內容前后關聯(lián)密切。領會結構原理、部件功能、常規(guī)接口方法要求：能夠看懂書本或別人的電路和程序；能夠看懂芯片廠家的原文數(shù)據手冊；能夠自行設計硬件電路和軟件程序。勤于實踐，應用創(chuàng)新；10.MCU的學習方法11.AT89C51的主要特性及其最小系統(tǒng)主要特性：

8位CPU，111條指令，DIP封裝，40引腳；

128BytesRAM，4KBytesEPROM；

4個8位并行I/O口；

1個串行I/O口；

2個定時器，

5個中斷源，……最小系統(tǒng)電路原理圖匯編語言程序：

ORG0000HSJMPSTARTORG0040HSTART:SETBP1.0CLRP1.0SJMP$

運行結果：點亮LED1.2Freescale微控制器關于Freescale

Freescale（飛思卡爾）半導體公司是全球最大的半導體公司之一，其前身為Motorola（摩托羅拉）半導體部，2004年從摩托羅拉分拆上市。它從1953年開始從事半導體業(yè)務，是世界半導體產業(yè)與技術的開拓者，為汽車電子、消費電子、工業(yè)控制、網絡和無線市場設計并制造了眾多的嵌入式半導體產品,在微控制器領域長期居于全球市場領先地位。如1983年推出的MC68HC05是世界產量第一的8位單片機（產量第二的是8051單片機）

1.3S12系列微控制器位數(shù)---增強型16位CPU內核型號CUP12HC12S12（兼容，統(tǒng)稱為HCS12）最高總線頻率：8MHz25MHz

特性具有片內FLASH存儲器CPU編碼效率高背景調試（BDM，單線，低成本，在線全仿真、下載）子系列MC9S12A、MC9S12B、MC9S12D---通用MC9S12H、MC9S12L---帶液晶驅動MC9S12E128、MC9S12E64---低供電電壓MC9S12UF32---帶USB接口MC9S12NE---帶以太網接口性能---見表1-1位數(shù)---增強型16位CPU型號CPU12(V1，V2)，雙核單片機

S12S12X（兼容，統(tǒng)稱為S12(X)）比S12增加2條與CCRW寄存器相關的指令最高總線頻率：25MHz50MHz新增特性：XGATE模塊---并行處理，達32位MCU的性能水平FlexRay模塊-