飞思卡尔单片机HCS_综述_教程.ppt

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1、Freescale HCS12 微控制器 MC9S12DP256,2005年8月,Slide 1,使用 HCS12的第一步,1) HCS12 技术概述 2) Operating Modes工作模式 3) Resource Mapping资源映射 4) External Bus Interface外部总线接口 5) Port Integration Module端口集成模块 6) Background Debug Mode背景调试模块,Slide 2,工作模式,MODA MODB MODC/BKGD,RESET,HCS12,Mode Pins are sampled and latched on

2、 rising edge of Reset .,CLOCK /RESET MODA MODB MODC,Sample Latch,Slide 3,Modes of Operation,MODC,MODB,MODA,MODE,ADDR,DATA,BDM,Special Expanded Narrow,Allowed,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,8,16,16,16,16,16,16,16,16,8,-,-,-,Allowed,Allowed,Allowed,Allowed,Allowed,Active,Speci

3、al Single Chip,Special Test,Emulation Expanded Wide,Normal Single Chip,Expanded Narrow,Peripheral Mode,Expanded Wide,MODA and MODB have active pulldowns during reset. MODC has the pull-up on the pin enabled after reset. Mode Pins are sampled and latched on rising edge of Reset,Slide 4,MODC, MODB, MO

4、DA Write Capability,MODC,MODB,MODA,MODE,MODx Write Capability,Special Expanded Narrow,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,MODC, B, A write anytime but not to 110,no write,Special Single Chip,Special Test,Emulation Expanded Wide,Normal Single Chip,no write,MODB, A write once but not to 110,MODC, B, A write

5、 anytime but not to 110,Slide 5,内部存储器映射-寄存器,寄存器,RAM,EEPROM可以通过设置INITRG,INITRM,INITEE来重新分配他们的位置。 这些寄存器只能写一次，建议在初始化分配寄存器，RAM,EEPROM的位置。对每个INITxx赋值后，在其指令后需插入一空指令。 如果映射有冲突，寄存器具有最高优先级，与其重叠的RAM和EEPROM此时无效。 复位后，寄存器从0x0000开始，但可以被映射到64K空间内的前32K的范围内，而且映射的地址必须是2K的整数倍。,内部寄存器位置初始化寄存器,15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5

6、4 3 2 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0x1000,Slide 6,内部存储器映射-RAM,1、复位后RAM区从0x1000开始，但可以被映射到64K字节空间内的任何16K字节块内。 比如从$0000-$3FFF,$4000-$7FFF. 2、RAM15-14用来决定RAM区映射到哪个16K的字节块中。RAM13-11不起作用 3、RAMHAL用来决定12KRAM是放在16K的后12K区域还是前12K区域 比如INITRM=9,则RAM从$9000到$BFFF共12K,内部RAM位置初始化寄存器,Slide 7,内部存储器映射-EEPROM,DP2

7、56有4K的EEPROM，通过INITEE的EEON位来使能 复位后，EEPROM区域从$0000开始，但可被映射任意64K空间中的4K字节块内。 EE15-12决定16位EEPROM区域地址的前4位 比如：INITEE=0x11,则地址是从$1000开始,内部EEPROM位置初始化寄存器,EEON 1 = EEPROM IS ENABLED 0 = EEPROM IS DISABLED,Slide 8,映射优先级,如果资源映射时，发生重叠，则优先级高的资源有效,在扩展模式下，所有没有被内部资源用到的地址空间将被默认为外部存储器,Slide 9,强烈建议！,尽量使用默认的资源映射设置！ 需要对

8、资源映射时，注意不要使地址重叠，导致异常错误,Slide 10,存储器映射 & 工作模式,$0000 $0400 $1000 $4000 $FF00 $FFFF,$0000 Registers $03FF,$1000 $3FFF,$4000 Flash $7FFF,VECTORS 扩展,4K EEPROM,Registers,12K RAM,$0000 EEPROM $0FFF,VECTORS 单 片,4K EEPROM,Registers,12K RAM,特殊单片模式,4K EEPROM,Registers,12K RAM,$8000 Flash $BFFF,$C000 Flash (Pag

9、e 63) $FFFF,$FF00 $FFFF,BDM (If Active),16K Flash (Fixed),16K Flash (Fixed),16Kx16 Flash Pages (Windowed),16Kx16 Flash Pages (Windowed),16K Flash (Fixed),16K Flash (Fixed),Mappable to any 2K Block within the first 32K. Mappable to any 4K Block 12K Mappable to any 16K Block and alignable to top or bo

10、ttom,Page $3E,Page $3F,16Kx16 internal Flash Pages (Windowed),16Kx48 external Flash Pages (Windowed),16K Flash (Fixed),16K Flash (Fixed),Slide 11,FLASH,$4000$FFFF间的存储数据是可以访问的。 由于Flash 模块的地址范围超出了 HCS12 的64K (16-bit)地址空间，所以从 $8000$BFFF被映射到若干16K字节大小的页框中。 由PPAGE寄存器决定在当前访问的是哪一页。 $8000 - $BFFF间共有64个可访问的页。

11、 使用PPAGE寄存器可以访问到地址在$8000$BFFF间的所有共16页的16K字节。 Flash模块中每个块包含许多行控制和状态寄存器，它们都位于的相同地址空间 INITRG + $100 - INITRG + $10F。通过Flash 配置寄存器选择有效的某行寄存器。 MC9S12DP256 有7个引脚端口， 端口K，用来仿真或者作为通用 I/O。其余六个端口用来决定哪一个Flash页正在被访问。 其余的地址位放在 PPAGE 寄存器中。,Slide 12,FLASH,除了硬件的分页机制外，另外增加了两条指令，用来调用页内函数。 CALL指令类似于JSR，除了把分页窗返回地址放到堆栈中，

12、它还会在CALL指令把新的8位的数据写到PPAGE之前，把PPAGE的当前值放到堆栈中。 调用CALL指令，需要用RTC指令返回 程序继续执行时，把PPAGE的值和分页窗口的地从堆栈中调出 MC9S12DP256的PPAGE有6位，可以有1M的寻址范围 低地址范围的768K通过PPAGE $00到$2F来访问，它被保留用作外部存储器（当使用扩展模式时） 高地址范围的256K由PPAGE的$30到$3F来访问，用作内部FLASH存储区,Slide 13,FLASH分页机制,所有的256K的FLASH可以通过16K的PPAGE窗口来访问，其中两个16K的页也可以通过固定地址（$4000-7FFF,

13、 $C000-FFFF）来访问。 $4000-$7FFF与$3E相对应，$C000-$FFFF与$3F相对应 这两个固定页克服了内存分页机制的一些缺点 采用分页机制，在某一页中的函数无法直接访问访问另一页中的数据 需要被其它页的函数访问的数据应该放在固定页中，或只有固定页的函数才能访问其他页的数据 因为复位和中断向量表只有16位，所以所有的中断服务程序和复位初始化程序必须从固定页中开始执行。 大部分中断服务程序可以放在非固定页中，部分的中断服务程序尤其起始部分要放在固定页中。通过CALL来调用非固定页中的函数，最后用RTI指令返回,Slide 14,FLASH-Codewarrior,Code

14、warrior引入两个关键字：near, far Near函数用JSR或BSR来调用 Far函数用CALL来调用 比如：void far func1(void); /func1函数放在非固定页中，可以被其他页的函数调用 const int *far ptr; /指向常量的指针放在非固定页中，这个指针可以用来指向非固定页中的变量,Slide 15,Codewarrior内存模型,Codewarrior支持3种不同的内存模型： SMALL（默认），平面的64K的地址空间。所有的函数都是near BANKED，即采用分页地址。所有的用户的函数都被默认为far far类型的数据指针可以在SMALL和B

15、ANKED中使用 LARGE， 默认为数据和代码均为分页模式。所有的函数和数据指针都是far类型。这种内存模型运行时间比较长，因此很少使用,MC9S12DP256最常用的是BANKED内存模型,Slide 16,Codewarrior分段,代码和数据可以被分组被Linker放在特定的存储区中 #pragma用来给代码段或数据段命名并分配属性 #pragma CODE_SEG定义一个代码段。 NEAR规定本段中的函数用JSR来调用，即只能被本页函数调用，除非把它放在固定页中 FAR规定本段中的函数用CALL来调用 如果没有规定NEAR或FAR,函数的类型由内存模型来决定 如果没有规定段，则代码放

16、在DEFAULT_ROM中 所有跟在#pragma CODE_SEG后面的函数回放在该段中，直到下一个#pragma CODE_SEG出现，因此在头文件中，声明函数原型时，必须使用#pragma CODE_SEG,#pragma CODE_SEG NEAR|FAR ,#pragma CODE_SEG FUNCTIONS void func1(void); void func2(void); #pragma CODE_SEG DEFAULT,#include “functions.h“ #pragma CODE_SEG FUNCTIONS void func1(void) /* code */

17、; void func2(void) /* code */ ; #pragma CODE_SEG DEFAULT,Slide 17,Codewarrior-数据段,#pragma DATA_SEG把全局变量发到一个特定的段中 SHORT规定本段中的全局变量采用直接寻址方式。但是这段变量必须放在$0000到$00FF中 如果没有#pragma DATA_SEG，全局变量将会被放到DEFAULT_RAM段中 所有跟在#pragma DATA_SEG后面的函数回放在该段中，直到下一个#pragma DATA_SEG出现 如果全局变量被其他文件使用，则在其他文件中声明变量时，必须重复使用相同的#pra

18、gma DATA_SEG,#pragma DATA_SEG SHORT ,Slide 18,Codewarrior-常数段,#pragma CONST_SEG定义了一个常数段 PPAGE规定常数的访问要通过PPAGE, 常数可以放在非固定页 如果没有PPAGE,变量应该放在固定页 如果没有#pragma CONST_SEG，常数会被放在ROM_VAR 所有跟在#pragma CONST_SEG后面的函数回放在该段中，直到下一个#pragma CONST_SEG出现 如果全局变量被其他文件使用，则在其他文件中声明变量时，必须重复使用相同的#pragma CONST_SEG,#pragma CON

19、ST_SEG PPAGE ,#pragma CONST_SEG B extern const int var2; #pragma CONST_SEG DEFAULT,Slide 19,Codewarrior-中断函数,中断函数需要放在固定页 #pragma TRAP_PROC表示以下的函数将用RTI指令返回 如果使用interrupt关键字，则不必再写#pragma TRAP_PROC _NEAR_SEG显性地表示这段代码放在固定页,#pragma CODE_SEG _NEAR_SEG NON_BANKED #pragma TRAP_PROC void interrupt_func1(void

20、) /* code */ ; #pragma CODE_SEG DEFAULT,#pragma CODE_SEG _NEAR_SEG NON_BANKED void interrupt interrupt_func1(void) /* code */ ; #pragma CODE_SEG DEFAULT,Slide 20,Memory Map,$0000 $0400 $1000 $4000 $8000 $C000 $FF00 $FFFF,Vectors,Registers,EEPROM,RAM,16kByte fixed Flash,16kByte fixed Flash,16kByte pa

21、ged Flash,Normal Single Chip Mode,$0000 $0400 $1000 $4000 $8000 $C000 $FF00 $FFFF,BDM,Registers,EEPROM,RAM,16kByte fixed Flash,16kByte fixed Flash,16kByte paged Flash,Special Single Chip Mode,$0000 $0400 $1000 $4000 $8000 $C000 $FF00 $FFFF,Vectors,Registers,EEPROM,RAM,External Memory,Expanded Mode,R

22、egisters- Mappable to any 2k Block within the first 32kByte. EEPROM- Mappable to any 4k Block RAM- 12k Mappable to any 16k Block and alignable to top or bottom.,Slide 21,External Bus Interface,A/D15:0 R/W ECLK LSTRB,HCS12,AD15:0 - Address/Data Bus ECLK - E clock 1/2 Xtal Frequency - used for demulti

23、plexing and external bus timing LSTRB - Low byte strobe signal - used to enable data on the low byte of the address bus R/W - Read=1, Write= 0 - used to determine the data bus direction,Slide 22,Latch Address,Read/Write Bus Cycle,Slide 23,Memory Interface Example,R/W,CE OE,CE OE,D15:8,D7:0,Address L

24、atch & Decode Logic,DATA 15:0,TO OTHER DEVICES,HCS12,ECLK,8Kx8 RAM,8Kx8 RAM,B15 B8 B7 B0,LSTRB,0000 - - - - FFFE,0001 - - - - FFFF,WE WE,D15 - D8,D7 - D0,AD 15:0 ,ADDR A12:1,MUXED_BUS WIDE_MODE,ADDRESS,. . . . . . . . . . . .,Slide 24,Byte Select Logic,CS LOGIC,MEM INT.,CE,WE,OE,CE,WE,OE,DATA BUS,AD

25、DR_BUS,A0 LSTRB R/W ECLK,D15-8,D7-0,EVEN ODD,Slide 25,资源映射,MISC - Miscellaneous Mapping Control Register 综合映射控制寄存器,EXSTR1 EXSTR0 NUMBER OF CLKS 0 0 0 0 1 1 1 0 2 1 1 3,EXSTR BIT DEFINITION FOR EXTERNAL ADDRESS SPACE,ROMHM 1 = Disable 16K Flash Direct Access $4000 - $7FFF 0 = 16K Flash page $3E acces

26、sible $4000 - $7FFF (Note: This page can still be accessed through the Program Page Window),ROMON 1 = Enable Flash in memory map 0 =Disable Flash in memory map,Address Offset $0013,EBICTL - External Bus Interface Control,ESTR - E CLK Stretch Enable 1 = E Clock Stretches High High on External Accesse

27、s 0 = E Clock Stretches Disabled,Address Offset $000E,Slide 26,External RAM at MC9S12DP256,Slide 27,GP I/O PORTS,DDRA,PORT A,DDRB,PORT B,Multiplexed Address/Data Bus,70,70,DDRB - Port B Data Direction Register,PORTB - Port B Data Register,7.0,70,RST: U.U,Read/write,PORTA - Port A Data Register,DDRA

28、- Port A Data Direction Register,DDRx 1 = PIN IS OUTPUT 0 = PINIS INPUT,Mux Ports,Address Offset $0002,$0000,Address Offset $0003,$0001,RST: 00,Expanded ADDR15/ ADDR14/ ADDR13/ ADDR12 /ADDR11/ ADDR10/ ADDR9/ ADDR8/ & Periph: DATA15 DATA14 DATA13 DATA12 DATA11 DATA10 DATA9 DATA8 Expanded ADDR15/ ADDR

29、14/ ADDR13/ ADDR12/ ADDR11/ ADDR10/ ADDR9/ ADDR8/ Narrow DATA15/ DATA14/ DATA13/ DATA12/ DATA11/ DATA10/ DATA9/ DATA8/ DATA7 DATA6 DATA5 DATA4 DATA3 DATA2 DATA1 DATA0,RST: 00,RST: U.U,Read/write,Expanded ADDR7/ ADDR6/ ADDR5/ ADDR4 /ADDR3/ ADDR2/ ADDR1/ ADDR0/ & Periph: DATA7 DATA6 DATA5 DATA4 DATA3

30、DATA2 DAT1 DATA0 Expanded ADDR7/ ADDR6/ ADDR5/ ADDR4 /ADDR3/ ADDR2/ ADDR1/ ADDR0/ Narrow,Read/write,Read/write,Slide 28,PORTE Registers,Address Offset $0008,Alt. Pin Function XCLKS/ MODB/ MODA LSTRB R/W IRQ XIRQ NOACC IPIPE1/ IPIE0 ECLK TAGLO SCGTO RCRTO,PORTE - PORTE Register,DDRE - PORTE Data Dire

31、ction Register,DDREx =0 pin is input =1 pin is output,Address Offset $0009,Reset: 0 0 0 0 0 0 0 0,Reset: Unaffected,XCLKS - External Clock This pin is sampled on the rising edge of Reset to select the device clock source. NOACC - No Access This output signal indicates the current access is unused or

32、 free cycle. TAGLO - Instruction Low Byte Tagging This output signal may be used to tag the low byte of the instruction.,Slide 29,PORTE Assignments,PEAR - PORTE Assignment Register,PORTE Assignment Register may be used to choose between bus control or GPI/O functions. NOACCE - CPU no Access Output E

33、nable (Write once) 1 = Port E Pin 7 is output which indicates CPU free cycle 0 = Port E Pin 7 is GPI/O PIPOE - Pipe Status Signal Output Enable (Write once) 1 = Port E Pins6:5 are used as IPIPE1 and IPIPE0 for instruction queue tracking 0 = Port E Pins6:5 are used as GPI/O NECLK - No External E Cloc

34、k (Write anytime) 1 = Port E Pin 4 used as GPI/O 0 = Port E Pin 4 is E Clock output pin LSTRE - Low Strobe(LSTRB) Enable (Write once) 1 = Port E Pin 3 is used as LSTRB bus control signal 0 = Port E Pin 3 is used as GPI/O RDWE - Read/Write Enable (Write once) 1 = Port E Pin 2 is configured as R/W bus

35、 control signal 0 = Port E Pin 2 Is configured as GPI/O,Reset: 0 0 0 0 0 0 0 0 Special single chip Reset: 0 0 1 0 1 1 0 0 Special Test Reset: 0 0 0 0 0 0 0 0 Peripheral Reset: 1 0 1 0 1 1 0 0 Emulation Exp Nar Reset: 1 0 1 0 1 1 0 0 Emulation Exp Wide Reset: 0 0 0 1 0 0 0 0 Normal Single Chip Reset:

36、 0 0 0 0 0 0 0 0 Normal Exp Nar Reset: 0 0 0 0 0 0 0 0 Normal Exp Wide,Address Offset $000A,Slide 30,HCS12 Device Identification,The part ID is located in two 8-bit registers PARTIDH and PARTIDL. The read-only value is a unique part ID for each revision of the die. The coding is as follows: Bit 15-1

37、2: Major family identifier Bit 11-8: Minor family identifier Bit 7-4: Major mask set revision number including FAB transfers Bit 3-0: Minor - non full - mask set revision,Slide 31,HCS12 Memory Identification,The device memory sizes are located in two 8-bit registers MEMSIZ0 and MEMSIZ1.,Also referen

38、ce - EB386 “Family Compatibility Considerations” for information on how to configure a larger derivative to act as a smaller part.,Slide 32,配置举例,如何设置系统 - 选择工作模式 (硬件 / 软件) - 资源映射 (内部 / 外部) - 设置时钟 - 设置PIM - 初始化外设,Slide 33,配置举例,创建一个带全局变量的工程文件 编译后，打开调试界面 在component菜单中打开一个新的Memory窗口 Memory：1窗口中修改0x0010：INITRM 09 49 40 89 80 Memory：2窗口中显示不同地址中的内容 1000 5000 4000 9000 8000 当INITRM的值改变时，变量在RAM中的位置也会改变,Slide 34,在component菜单中打开一个Memory窗口,Slide 35,Memory：1窗口中 修改0x0010：INITRM 09 49 40 89 80,Memory：2窗口中 显示不同地址中的内容 1000 5000 4000 9000 8000,Slide 36,