最新单片机原理及其应用2——涂海燕幻灯片.ppt
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1、单片机原理及其应用单片机原理及其应用22涂海燕涂海燕 第二章第二章 MC68HC08MC68HC08单片机基本组成原理单片机基本组成原理 2.1 MC68HC082.1 MC68HC08单片机的基本组成单片机的基本组成2.1.1 2.1.1 基本组成基本组成 所有所有MC68HC08MC68HC08的基本组成结构都相同。的基本组成结构都相同。 都由都由CPUCPU、存储器和、存储器和I/OI/O接口电路接口电路组成。组成。 MC68HC08 MC68HC08 系列中以带有系列中以带有FlashFlash的的 MC68HC908MC68HC908具有具有更高的性价比。更高的性价比。 MC68HC
2、08MC68HC08硬件结构框图(见下页)硬件结构框图(见下页) 概述概述 高性能、低功耗高性能、低功耗 8bit MCU8bit MCU一般RAM区累加器A2.1.2.2 2.1.2.2 算术算术/ /逻辑单元和逻辑单元和CPUCPU控制电路控制电路片内存储器第片内存储器第0 0页含:页含: 64B I64B I0 0寄存器寄存器 $00 00 $3F 3F 192B RAM 192B RAM $40 40 $FFFFRAM第0页2.1.3 Memory2.1.3 Memory 存储器组织的特点:存储器组织的特点:统一编址。统一编址。 所有数据存储器、程序存储器和所有数据存储器、程序存储器和
3、I/OI/O寄存器均处于一个寄存器均处于一个统一统一 编址的地址空间。编址的地址空间。 存储器组成:存储器组成: I/O I/O寄存器空间;寄存器空间; 内部内部RAMRAM空间;空间; ROMROM空间,即监控空间,即监控ROMROM,实际上即系统,实际上即系统ROM ROM ; FlashFlash空间。空间。 也可以只划为也可以只划为RAMRAM区、区、ROMROM区和区和FlashFlash区,在这里区,在这里RAMRAM区则区则包括包括I/OI/O寄存器空间和内部寄存器空间和内部RAMRAM空间。空间。RAM区2.1.3.1 2.1.3.1 存储空间分配存储空间分配 (1 1)内部)
4、内部I/OI/O寄存器空间寄存器空间 $OO00 $OO00 $OO3F 64B$OO3F 64B 包括:所有的并行包括:所有的并行 I/OI/O口口 串行口串行口 定时器定时器 A/DCA/DC 键盘中断键盘中断 中断控制逻辑中断控制逻辑 单片机工作状态监视单片机工作状态监视 系统设置系统设置 (注意:还有第二段注意:还有第二段I/OI/O寄存器空间寄存器空间) 数据寄存器数据寄存器状态寄存器状态寄存器控制寄存器等控制寄存器等(2 2)内部)内部RAMRAM空间空间 $OO40 $OO40 $O23F 512B$O23F 512B 特殊区:特殊区:RAMRAM第第0 0页页192B 192B
5、 用户用户RAMRAM区。区。 其中一部分作为堆栈区。其中一部分作为堆栈区。 如何充分应用第如何充分应用第0 0页用户页用户RAMRAM区?区? 将堆栈区移出第将堆栈区移出第0 0页用户页用户RAMRAM区。区。 由于由于SPSP可编程,可使可编程,可使SPSP从复位时指向的从复位时指向的0 0页移出。页移出。 这样只适用于这样只适用于0 0页的直接寻址指令可以快速而有效地在第页的直接寻址指令可以快速而有效地在第 0 0页页RAMRAM空间存取。空间存取。 0 0页即成为用户储存那些访问频率较高的全局变量的理想页即成为用户储存那些访问频率较高的全局变量的理想 空间。空间。(3 3)监控)监控R
6、OMROM空间空间 $FE20 $FE20 $FF52 307B$FF52 307B 监控监控ROMROM区可为监控方式和用户方式服务。区可为监控方式和用户方式服务。 (4 4)FlashFlash空间空间 $8000 $8000 $FDFF 32256B$FDFF 32256B; $FFDC $FFDC $FFFF 36B$FFFF 36B 第一段:为用户程序区,用于存放用户程序第一段:为用户程序区,用于存放用户程序 第二段:作为矢量表第二段:作为矢量表, , 其中其中$FFF6 $FFF6 $FFFD$FFFD是预留的是预留的8 8个保个保 密字节。密字节。 (5 5)第二段)第二段I I
7、0 0寄存器区寄存器区 $FE00$FE00$FEOC 12B$FEOC 12B 分别是系统集成模块的断点状态寄存器、复位状态寄存器、分别是系统集成模块的断点状态寄存器、复位状态寄存器、断点标志控制寄存器,中断断点标志控制寄存器,中断1 1、2 2、3 3状态寄存器,状态寄存器,FlashFlash控制寄存控制寄存器,断点地址寄存器高位器,断点地址寄存器高位/ /低位,断点状态和控制寄存器,低电压低位,断点状态和控制寄存器,低电压禁止状态寄存器等。禁止状态寄存器等。 (6 6)FlashFlash块保护寄存器块保护寄存器 FLBPR $FF7E 1BFLBPR $FF7E 1B (7 7)不存
8、在的存储区)不存在的存储区 $0240 $0240 $7FFF 32192B$7FFF 32192B; $FEOD $FEOD $FElF$FElF,19B19B; $FF53 $FF53 $FF7D$FF7D,43B43B; $FF7F $FF7F $FFDB 93B$FFDB 93B2.1.3.2 I2.1.3.2 I0 0寄存器和部分功能模块寄存器的地址寄存器和部分功能模块寄存器的地址寄存器寄存器地址地址寄存器寄存器地址地址寄存器寄存器地址地址寄存器寄存器地址地址PTAPTA$0000$0000SPCRSPCR$0010$0010T1SCT1SC$0020$0020T2SC0$0030$
9、0030PTBPTB$0001$0001SPSCRSPSCR$0011$0011T1CNTHT1CNTH$0021$0021T2CH0H$0031$0031PTCPTC$0002$0002SPDRSPDR$0012$0012T1CNTLT1CNTL$0022$0022T2CH0L$0032$0032PTDPTD$0003$0003SCC1SCC1$0013$0013T1MODHT1MODH$0023$0023T2SC1$0033$0033DDRADDRA$0004$0004SCC2SCC2$0014$0014T1MODLT1MODL$0024$0024T2CH1H$0034$0034DDRBD
10、DRB$0005$0005SCC3SCC3$0015$0015T1SC0T1SC0$0025$0025T2CH1L$0035$0035DDRCDDRC$0006$0006SCS1SCS1$0016$0016T1CH0HT1CH0H$0026$0026PCTL$0036$0036DDRDDDRD$0007$0007SCS2SCS2$0017$0017T1CH0LT1CH0L$0027$0027PBWC$0037$0037PTEPTE$0008$0008SCDRSCDR$0018$0018T1SC1T1SC1$0028$0028PMSH$0038$0038-$0009$0009SCBRSCBR$0
11、019$0019T1CH1HT1CH1H$0029$0029PMS L$0039$0039-$000A$000AINTKBSCRINTKBSCR$001A$001AT1CH1LT1CH1L$002A$002APMRS$003A$003A-$000B$000BINTKBIERINTKBIER$001B$001BT2SCT2SC$002B$002BPMDS$003B$003BDDREDDRE$000C$000CTBCRTBCR$001C$001CT2CNTHT2CNTH$002C$002CADSCR$003C$003CPTAPUEPTAPUE$000D$000DINTSCRINTSCR$001D$
12、001DT2CNTLT2CNTL$002D$002DADR$003D$003DPTCPUEPTCPUE$000E$000ECONFIG2CONFIG2$001E$001ET2MODHT2MODH$002E$002EADCLK$003E$003EPTDPUEPTDPUE$000F$000FCONFIG1CONFIG1$001F$001FT2MODLT2MODL$002F$002F-$003F$003F2.1.3.3 RAM2.1.3.3 RAM存储器存储器 MCUMCU型号不同其型号不同其RAMRAM容量也不同。容量也不同。 GP32GP32有有512B RAM $OO40 512B RAM $
13、OO40 $O23F$O23F。其中其中0 0页页 192B $0040 192B $0040 $00FF 0$00FF 0页的寻址方式多,操作速度快,可用页的寻址方式多,操作速度快,可用作数据缓冲器和程序的工作标志单元。作数据缓冲器和程序的工作标志单元。 堆栈区也设在堆栈区也设在RAMRAM中,复位后,堆中,复位后,堆栈指针为栈指针为$OOFF$OOFF,使堆栈区位于,使堆栈区位于RAMRAM的第的第0 0页。页。GP32GP32的堆栈区的位置是可编的堆栈区的位置是可编程的,一般将堆栈区设在程的,一般将堆栈区设在$023F$023F$01FF$01FF。2.1.3.4 2.1.3.4 监控监
14、控ROMROM 监控监控ROMROM固化了系统检测、固化了系统检测、FlashFlash编程以及串行通信等功能的程序。使编程以及串行通信等功能的程序。使MCUMCU可以工作于两种方式:监控方式和用户方式。可以工作于两种方式:监控方式和用户方式。 在特定条件下,在特定条件下,MCUMCU可进入监控方式。监控可进入监控方式。监控ROMROM可以通过单一的一条信可以通过单一的一条信号线与主机进行串行通信,接收和执行预先定义的主机命令,如读写存储号线与主机进行串行通信,接收和执行预先定义的主机命令,如读写存储器、执行程序等,并返回结果。监控方式能够完成一些特殊功能,例如:器、执行程序等,并返回结果。监
15、控方式能够完成一些特殊功能,例如: (1 1)下装代码到)下装代码到 RAM RAM 或或 Flash Flash 存储器中;存储器中; (2 2)执行)执行 RAM RAM 或或 Flash Flash 存储器中的程序代码;存储器中的程序代码; (3 3)Flash Flash 存储器的加密;存储器的加密; (4 4)FlashFlash存储器擦除、写入、校验;存储器擦除、写入、校验; (5 5)与主计算机进行标准的不归零传号空号串行通信,其波特率)与主计算机进行标准的不归零传号空号串行通信,其波特率可以为可以为4.8k 4.8k 28.8kbaud28.8kbaud; (6 6)在线编程;
16、)在线编程; (7 7)用户方式)用户方式FlashFlash编程。编程。2.1.3.5 Flash2.1.3.5 Flash存储器存储器 Flash Flash 快速、非易失、可在高压(快速、非易失、可在高压(GP32GP32片内的电荷泵产生,单一外部片内的电荷泵产生,单一外部5V5V电源)下进行读、写、擦除的全部操作的存储器。电源)下进行读、写、擦除的全部操作的存储器。 FlashFlash存储器用于存放用户程序和复位向量与中断向量。其中:存储器用于存放用户程序和复位向量与中断向量。其中: $8000 $8000 $FDFF $FDFF 存放用户程序;存放用户程序; $FFDC $FFDC
17、 $FFFF $FFFF 存放复位向量与中断向量(即用来存放用户定义的存放复位向量与中断向量(即用来存放用户定义的复位和中断服务程序的入口地址)复位和中断服务程序的入口地址) FlashFlash写入与擦除主要由写入与擦除主要由FLCRFLCR寄存器(寄存器($FE08$FE08)控制。)控制。FLCRFLCR寄存器的格式如下:寄存器的格式如下: (P.12)(P.12) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 HVEN 0 HVENMASSMASSERASEERASE PGM PGM Flash Flash中
18、还可以使用保护区,保护区即只读存储区,不能在该区中进中还可以使用保护区,保护区即只读存储区,不能在该区中进行擦、写操作。保护区用保护寄存器行擦、写操作。保护区用保护寄存器FLBPRFLBPR($FF7E$FF7E)指定保护区的首址,)指定保护区的首址,保护区的末地址一律为保护区的末地址一律为$FFFF$FFFF。 FLBPRFLBPR保护值及保护区对照:保护值及保护区对照: FLBPR=$00 FLBPR=$00 保护全部保护全部FlashFlash存储器;存储器; FLBPR=$01 FLBPR=$01 保护区为保护区为$8080 $8080 $FFFF$FFFF; FLBPR=$02 FL
19、BPR=$02 保护区为保护区为$8100 $8100 $FFFF$FFFF; FLBPR=$FE FLBPR=$FE 保护区为保护区为$FF00 $FF00 $FFFF$FFFF; FLBPR=$FF FLBPR=$FF 不保护。不保护。2.1.3.6 2.1.3.6 第二段第二段I/OI/O寄存器区寄存器区 (P.13)(P.13) $FE00 SBSR $FE00 SBSR 系统集成模块断点状态寄存器系统集成模块断点状态寄存器 $FE01 SRSR $FE01 SRSR 系统集成模块复位状态寄存器系统集成模块复位状态寄存器 $FE02 SUBAR $FE02 SUBAR 保留保留 $FE
20、03 SBFCR $FE03 SBFCR 系统集成模块断点标志控制寄存器系统集成模块断点标志控制寄存器 $FE04 INTl $FE04 INTl 中断状态寄存器中断状态寄存器l l $FE05 INT2 $FE05 INT2 中断状态寄存器中断状态寄存器2 2 $FE06 INT3 $FE06 INT3 中断状态寄存器中断状态寄存器3 3 $FE08 FLCR Flash $FE08 FLCR Flash控制寄存器控制寄存器 $FE09 BRKH $FE09 BRKH 断点地址寄存器高位断点地址寄存器高位 $FE0A BRKL $FE0A BRKL 断点地址寄存器低位断点地址寄存器低位 $F
21、E0B BRKSCR $FE0B BRKSCR 断点状态和控制寄存器断点状态和控制寄存器 $FE0C LVISR $FE0C LVISR 低电压禁止状态寄存器低电压禁止状态寄存器 $FF7E FLBPR Flash$FF7E FLBPR Flash块保护寄存器块保护寄存器I/O I/O 寄存器(寄存器(64B64B)RAM数据寄存器数据寄存器 (512B)不存在的单元(不存在的单元(32192B32192B)Flash存储器存储器 (32256B)(用户程序存储器)(用户程序存储器)控制状态寄存器控制状态寄存器不存在的单元(不存在的单元(19B19B)监控监控ROM(307B)不存在的单元(不
22、存在的单元(43B43B)Flash块保护寄存器块保护寄存器(FLBPR)不存在的单元(不存在的单元(93B93B)0000000000400040024002407FFF7FFF80008000FDFFFDFFFE00FE00FE0DFE0DFE20FE20FE52FE52FE53FE53FF7EFF7E系统集成模块断点状态系统集成模块断点状态寄存器(寄存器(SBSR)003F003F023F023FFlash存储器存储器 (36B)(复位和中断向量区)(复位和中断向量区)系统集成模块复位状态系统集成模块复位状态寄存器(寄存器(SRSR)保留(保留(SUBAR)系统集成模块断点标志系统集成模
23、块断点标志控制寄存器(控制寄存器(SBFCR)中断状态寄存器(中断状态寄存器(INT1)中断状态寄存器(中断状态寄存器(INT2)中断状态寄存器(中断状态寄存器(INT3)保留保留Flash控制寄存器控制寄存器(FLCR)断点地址寄存器高字节断点地址寄存器高字节(BRKH)断点地址寄存器低字节断点地址寄存器低字节(BRKL断点状态和控制寄存器断点状态和控制寄存器(BRKSCR)低电压禁止状态寄存器低电压禁止状态寄存器(LVISR)FE0CFE0CFE1FFE1FFE7DFE7DFF7FFF7FFFDBFFDBFFDCFFDCFFFFFFFFFE00FE00FE01FE01FE02FE02FE0
24、3FE03FE04FE04FE05FE05FE06FE06FE07FE07FE08FE08FE09FE09FE0AFE0AFE0BFE0BFE0CFE0C2.1.4 2.1.4 时钟发生器模块时钟发生器模块CGMCGM 时钟发生器模块时钟发生器模块CGMCGM由晶体振荡器由晶体振荡器CGMCCGMC、锁相环、锁相环PLLPLL和时钟选择电路三和时钟选择电路三部分组成,其功能是产生系统的工作时钟。部分组成,其功能是产生系统的工作时钟。晶振电路晶振电路直接分频直接分频锁相环频率发生器锁相环频率发生器时钟选择时钟选择电路电路外部晶体外部晶体系统时钟系统时钟MC68HC908GP32OSC1 OSC2
25、 CGMXFC VSSA VDDARbRsX1C1C210k 0.47 F0.01 FCBYP0. 1 FVDD2.1.4.1 2.1.4.1 晶体振荡器晶体振荡器参数名参数名 符号符号最小值最小值典型值典型值最大值最大值单位单位晶体频率晶体频率 X1 X1 303032.76832.768100100kHzkHzC CL L-pFpF负载电容负载电容固定电容固定电容C1C16 62 2 * * C CL L4040pFpFC2C26 62 2 * * C CL L4040pFpF微调电容微调电容反馈电阻反馈电阻RbRb101010102222M M RsRs33033033033047047
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