2 FreescaleHC08单片机结构.ppt

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1、08系列单片机简介Freescale的08系列单片机主要有HC08、HCS08和RS08三种类型。HC08HC08推出较早，种类较多，针对不同场合都可以选到合适的型号。HCS08HCS08是最近推出的0808系列单片机，性价比高，是0808系列单片机的发展趋势。RS08RS08是HCS08HCS08架构的简化版，其内核体积小，带有精简指令集、满足用户对体积更小、更加经济高效地解决方案的需求。指产品状态指产品状态 存储器类型标志存储器类型标志 芯片内核芯片内核 型号标志型号标志 存储器大小存储器大小 工作温度范围标志工作温度范围标志 封装标志封装标志 特别说明：特别说明：FreescaleFre

2、escale HC08 HC08芯片以前命名中包含了芯片以前命名中包含了“68HC”68HC”部部分，如：分，如：MC908GP32MC908GP32芯片以前的名称是芯片以前的名称是MC68HC908GP32MC68HC908GP32，在很多，在很多资料中对于资料中对于HC08HC08芯片都沿用了这种方法。芯片都沿用了这种方法。Freescale单片机基本命名规则MCMC 9 9 0 80 8 G PG P 3 23 208系列单片机资源简介MC68HC908GP32单片机性能u 存储容量：存储容量：512B512B片内片内RAMRAM；32K32K片内片内Flash;Flash;u CPUC

3、PU速度：内部总线频率最高达速度：内部总线频率最高达8MHz;8MHz;u 33 33根通用根通用I/OI/O脚，脚，2626根多功能根多功能I/OI/O脚和脚和5 5或或7 7根专用根专用I/OI/O脚脚(复用复用)u SCI SCI和和SPISPI；u 两个两个1616位双通道定时器接口模块位双通道定时器接口模块(TIM1(TIM1和和TIM2)TIM2)；u 8 8位键盘中断接口；位键盘中断接口；u 增强的增强的HC05 CPUHC05 CPU结构；结构；u 16 16种寻址方式；种寻址方式；u 16 16位变址寄存器和堆栈指针；位变址寄存器和堆栈指针；GP32内部结构简图l 电源和时钟

4、类引脚电源和时钟类引脚l 控制类引脚控制类引脚l I/OI/O类引脚类引脚l 其它其它GP32的外部引脚GP32最小系统要使MCU能工作，至少必须有电源与滤波电路、晶振（即时钟）电路和复位电路。GP32存储器组织-RAM l CPU08 CPU08可寻址可寻址64KB64KB地址空间地址空间$0000$0000$FFFF$FFFF，分成多个作，分成多个作用不同的区段。用不同的区段。$0040$0040用户用户RAMRAM栈栈RAMRAM$023F$023FSPSP$00FF$00FF第第0 0页，页，寻址方便寻址方便但但SPSP寄存器初寄存器初值为值为$00FF$00FF，可，可用指令调整为用

5、指令调整为$023F$023FGP32存储器组织-FLASH$8000$8000用户代用户代码区码区$FDFF$FDFFl可随机按字节读可随机按字节读l不可随机写，写前要先擦不可随机写，写前要先擦除，且需按一定步骤进行除，且需按一定步骤进行GP32存储器组织-寄存器 l每个寄存器都有一个每个寄存器都有一个固定的地固定的地址址，如，如$0000$0000是是A A口数据寄存器的口数据寄存器的地址，指令中出现地址地址，指令中出现地址$0000$0000则是则是访问访问A A口数据寄存器；口数据寄存器；l为便于使用，通常用为便于使用，通常用名字代替名字代替地址地址，做法是用伪指令将地址与，做法是用伪

6、指令将地址与“名名”对应起来。如：对应起来。如：C C语言格式：语言格式：#define PTA *(volatile#define PTA *(volatile unsigned char*)0 x00unsigned char*)0 x00汇编语言格式：汇编语言格式：或或PTA=$0000PTA=$0000GP32存储器组织-向量区 l$FFDC$FFFF$FFDC$FFFF为向量区，存放中为向量区，存放中断及复位后程序的入口地址；断及复位后程序的入口地址；.org 0 xffdc /.org 0 xffdc /中断向量表起始地址中断向量表起始地址vectabvectab:.word .w

7、ord isrDummyisrDummy /时基时基 .word.word isrDummyisrDummy /AD /AD转换转换 .word.word isrDummyisrDummy /键盘键盘 .word.word isrDummyisrDummy /SCI /SCI发送发送 .word.word isrDummyisrDummy /SCI /SCI接收接收 .word.word isrDummyisrDummy /SCI /SCI错误错误 .word.word isrDummyisrDummy /SPI /SPI发送发送 .word.word isrDummyisrDummy /SP

8、I /SPI错误错误 .word.word isrDummyisrDummy /TIM2 /TIM2溢出溢出 .word.word isrDummyisrDummy /TIM2 /TIM2通道通道1 1输入捕捉输入捕捉/输出比较输出比较 .word.word isrDummyisrDummy /TIM2 /TIM2通道通道0 0输入捕捉输入捕捉/输出比较输出比较 .word.word isrDummyisrDummy /TIM1 /TIM1溢出溢出 .word.word isrDummyisrDummy /TIM1 /TIM1通道通道1 1输入捕捉输入捕捉/输出比较输出比较 .word.wor

9、d isrDummyisrDummy /TIM1 /TIM1通道通道0 0输入捕捉输入捕捉/输出比较输出比较 .word.word isrDummyisrDummy /CGM /CGM的的PLLPLL锁相状态变化锁相状态变化 .word.word isrDummyisrDummy /IRQ /IRQ引脚中断引脚中断 .word.word isrDummyisrDummy /SWI /SWI指令中断指令中断 .word.word MainInitMainInit /RESET(/RESET(见主程序定位处见主程序定位处)HC08 CPU结构 l目标代码与目标代码与M68HC05M68HC05系列

10、单片机向上兼容系列单片机向上兼容l1616位堆栈指针位堆栈指针SPSP、1616位变址寄存器位变址寄存器HXHXl8MHz CPU8MHz CPU内部总线频率内部总线频率l64KB64KB程序程序/数据存储器空间数据存储器空间l1616种寻址方式种寻址方式l存储器之间数据直接传送存储器之间数据直接传送l8 8位位8 8位乘法、位乘法、1616位与位与8 8位除法指令，位除法指令，BCDBCD指令指令l模块化结构模块化结构l可扩展的内部总线定义可使寻址范围超过可扩展的内部总线定义可使寻址范围超过64KB64KBl低功耗的低功耗的STOPSTOP、WAITWAIT模式模式HC08 CPU内的5个寄

11、存器8 8位通用寄存器，用来存放操作数位通用寄存器，用来存放操作数和运算结果。复位不影响。和运算结果。复位不影响。1616位地址寄存器，也可存放临时位地址寄存器，也可存放临时数据。数据。H-H-高高8 8位，位，X-X-低低8 8位，可分位，可分开使用。复位后开使用。复位后H H被清零被清零指向下一个栈地址，采用递减指向下一个栈地址，采用递减的结构（即进栈的结构（即进栈SPSP减减1 1，出栈，出栈SPSP加加1 1）。复位后）。复位后SPSP为为$00FF$00FF。存放下一条要存放下一条要执行的指令地执行的指令地址，复位后装址，复位后装入入FFFE:FFFFFFFE:FFFF中的内容。中的

12、内容。C C：D7D7上有进上有进/借位，置借位，置1 1Z Z：运算结果为运算结果为0 0，置，置1 1N N：D7D7为为1 1，则置，则置1 1I I：I I为为1 1，则禁止中断，则禁止中断H H：D3D3上有进位，置上有进位，置1 1V V：补码运算有溢出，置补码运算有溢出，置1 1HC08指令系统lCPUCPU执行的操作命令称为执行的操作命令称为指令指令。lCPUCPU执行的各种指令集合，称为该处理器的执行的各种指令集合，称为该处理器的指令系统指令系统。lHC08 CPUHC08 CPU共有共有270270条具体指令。条具体指令。l指令格式：指令格式：指令由两部分组成：指令由两部分

13、组成：操作码操作码和和操作数操作数。操作码操作码：规定指令进行什么操作；：规定指令进行什么操作；操作数操作数：指令操作的对象：指令操作的对象l指令所占字节数：指令所占字节数：最短最短1 1字节，最长字节，最长6 6字节。字节。l指令执行时间：指令执行时间：最快最快1 1个个CPUCPU时钟振荡周期，最慢时钟振荡周期，最慢6 6个个。l确定指令中操作数的方法称为确定指令中操作数的方法称为寻址方式寻址方式(Addressing Mode)(Addressing Mode)。lHC08HC08的寻址方式共有的寻址方式共有1616种。种。HC08的寻址方式-1编号编号指令指令操作操作寻址方式寻址方式

14、(1)(1)INCAINCA(A)+1(A)+1 A A 内在内在INHINH(2)(2)LDA#opr8LDA#opr8#opr8opr8 A A 立即数立即数IMMIMM(3)(3)LDA addr8LDA addr8addr8 Aaddr8 A直接直接DIRDIR(4)(4)LDA addr16LDA addr16addr16 Aaddr16 A扩展扩展EXTEXT(5)(5)LDA,XLDA,XHX AHX A无偏变址无偏变址IXIX(6)(6)LDA addr8,XLDA addr8,Xaddr8+HX Aaddr8+HX A8 8位偏移变址位偏移变址IX1IX1(7)(7)LDA

15、addr16,XLDA addr16,Xaddr16+HX Aaddr16+HX A1616位偏移变址位偏移变址IX2IX2(8)(8)LDA addr8,SPLDA addr8,SPaddr8+SP Aaddr8+SP A8 8位偏移堆栈位偏移堆栈SP1SP1(9)(9)LDA addr16,SPLDA addr16,SPaddr16+SPAaddr16+SPA1616位偏移堆栈位偏移堆栈SP2SP2(10)(10)BRA BRA relrel(PC)+2+rel(PC)+2+rel PC PC相对相对RELREL，用于相对跳转用于相对跳转HC08的寻址方式-2编号编号指令指令操作操作寻址方

16、式寻址方式 (11)(11)MOV#MOV#opr8opr8,addr,addr#opr8opr8 addraddr 立即数立即数-直接直接IMDIMD(12)(12)MOV addr1,addr2MOV addr1,addr2(addr1)(addr)(addr1)(addr)直接直接-直接直接DDDD(13)(13)MOV MOV addr,Xaddr,X+addrHX;(HX)+1HXaddrHX;(HX)+1HX直接直接-变址、加变址、加1 1DIX+DIX+(14)(14)MOV MOV X+,addrX+,addrHXaddr;(HX)+1HXHXaddr;(HX)+1HX变址、加

17、变址、加1-1-直接直接IX+DIX+D(15)(15)CBEQ CBEQ X+,relX+,rel 若若A=HXA=HX则转移，则转移，(HX)+1HX(HX)+1HX 无偏变址、加无偏变址、加1 1IX+IX+(16)(16)CBEQ opr8,X+,relCBEQ opr8,X+,rel 若若A=HX+addr8A=HX+addr8则转移，则转移，(HX)+1HX(HX)+1HX 8 8位偏移变址、加位偏移变址、加1 1 IX1+IX1+说明：说明：IX+IX+和和IX1+IX1+只用于只用于CBEQCBEQ指令，通常用于寻找一段指令，通常用于寻找一段存储区中是否有与存储区中是否有与A

18、A中相等的数。中相等的数。练习l请指出下列各指令中源和目标操作数请指出下列各指令中源和目标操作数 ldalda#$40#$40ldalda$40$40ldhxldhx#$8000#$8000ldalda,x,xldalda$40,x$40,xmovmov#%10,$40#%10,$40movmov%10,$40%10,$40movmov%10,x+%10,x+$40$40 A A$40$40 A A$8000$8000 HX HXHX HX A A$40+HX$40+HX A A%10%10$40$40%10%10$40$40%10%10 HX,(HX)+1 HX,(HX)+1 HXHXHC0

19、8指令系统简表数据传送类-取存指令例：例：LDA#$80LDA#$80LDX#%10000000LDX#%10000000LDHX#80LDHX#80除立即数外，与取数指令对应。例：除立即数外，与取数指令对应。例：STA$80STA$80STX%100000000STX%100000000STHX$80STHX$80数据传送类-堆栈操作 l 进入中断服务程序或子程序进入中断服务程序或子程序时，通过时，通过入栈入栈来保护各寄存器中来保护各寄存器中的内容。的内容。l 退出时，通过退出时，通过出栈出栈还原各寄存还原各寄存器。器。数据传送类-寄存器间互传 数据传送类-存储器间互传例：例：MOV N1,

20、N2MOV N1,N2MOV N1,X+MOV N1,X+算术运算类-加减 l 加、减指令的第一操作数在加、减指令的第一操作数在A A中，第二操作数为立即数或存中，第二操作数为立即数或存储器，储器，结果放在结果放在A A中。中。l 根据运算结果改变根据运算结果改变V V、H H、N N、Z Z、C C标志位：标志位：u C C 若若D7D7有进有进(借借)位，则置位，则置1 1，否则清，否则清0 0。u V V 若溢出，则置若溢出，则置1 1，否则清，否则清0 0。u H H 若若D3D3有进位，则置有进位，则置1 1，否则清，否则清0 0（减法不影响（减法不影响H H）。）。u N N 若若

21、D7D7为为1 1，则置，则置1 1，否则清，否则清0 0。u Z Z 若结果为若结果为0 0，则置，则置1 1，否则清，否则清0 0。算术运算类-加减 如：如：ADD#$80ADD#$80ADD N1ADD N1ADD,XADD,X如：如：SUB#$80SUB#$80SUB N1SUB N1SUB,XSUB,X算术运算类-乘除u MULMUL：X*AX*A，乘积的高字节放入，乘积的高字节放入X X中，低字节放入中，低字节放入A A中。同中。同时清标志位时清标志位H H和和C C，不影响其它标志位。，不影响其它标志位。u DIV DIV：(H(H、A)/XA)/X，商放入，商放入A A中，余数

22、放入中，余数放入H H中。若商大于中。若商大于$FF$FF，则置标志，则置标志C C，否则清，否则清C C。若商为。若商为0 0，置标志，置标志Z Z，否则清，否则清Z Z。不影响其它标志位。不影响其它标志位。算术运算类-自加1、减1可对可对A A、X X和存储单元自加或自减，影响和存储单元自加或自减，影响V V、N N、Z Z。算术运算类-取反和求补若若A=$FFA=$FF，执行，执行COMACOMA后，后，A=$00A=$00。若若A=$00A=$00，执行，执行COMACOMA后，后，A=$FFA=$FF。若若A=$FFA=$FF，执行，执行NEGANEGA后，后，A=$01A=$01。

23、若若A=$00A=$00，执行，执行NEGANEGA后，后，A=$00A=$00。算术运算类-比较比较指令执行减法，但比较指令执行减法，但不改变操作数不改变操作数，只影响标志位，只影响标志位算术运算类-清零、测试u清清零零指指令令将将操操作作数数清清0 0，同同时时清清V V、N N标标志志，置置Z Z标标志志，不不改改变变H H、I I、C C标志。标志。u测测试试指指令令将将操操作作数数与与0 0比比较较，清清C C标标志志，改改变变N N、Z Z标标志志，不不影响其它标志。影响其它标志。算术运算类-SP与HX自加 u两条指令均不影响标志位两条指令均不影响标志位逻辑运算类u清清V V标志标

24、志u改变改变N N、Z Z标志标志u不影响不影响H H、C C标志标志位操作位测试，与位测试，与AND相同，但相同，但不影响操作数不影响操作数清清/置置C标志标志清清/置中断标志置中断标志I清清/置置$00$FF存存储单元的第储单元的第n位位移位类-左移u只能移只能移8 8位，位，b7b7C C，其它左移，其它左移1 1位，位，0 0b0b0，相当于乘相当于乘2 2。uASLASL与与LSLLSL功能完全相同。功能完全相同。移位类-右移uASRASR：b7b7不变，其它位右移不变，其它位右移1 1位，位，b0b0移入移入C C，相当于除以，相当于除以2 2。uLSRLSR：0 0移入移入b7b

25、7，其它位右移，其它位右移1 1位，位，b0b0位移入位移入C C。移位类-循环移位u循环移位只是循环移位只是b7b0b7b0、C C共共9 9个位的移动个位的移动程序控制类-一般转移指令标志位测试标志位测试无符号比较无符号比较有符号比较有符号比较位测试转移位测试转移无条件转移无条件转移全部相对转移，范全部相对转移，范围：围：-128127-128127程序控制类-特殊转移程序控制类-跳转无条件长跳无条件长跳子程序调用子程序调用相对子程序调用相对子程序调用子程序返回子程序返回其它指令 中断中断BCDBCD调整调整 特殊指令特殊指令练习 ldhxldhx#$0040#$0040 movmov#1

26、0,$50#10,$50 movmov#-128,$51#-128,$51 movmov#127,$52#127,$52findmaxminfindmaxmin:ldalda ,x ,x cmpcmp$51$51 bltblt findminfindmin stasta$51$51 jmpjmp next nextfindminfindmin:cmpcmp$52$52 bgtbgt next next stasta$52$52next:next:aixaix#1#1 dbnzdbnz$50,$50,findmaxminfindmaxmin请说明下列程序段中各指令的寻址方式、运行结果以及该程序请

27、说明下列程序段中各指令的寻址方式、运行结果以及该程序段的功能。段的功能。80168016 450040 450040 ldhxldhx#$0040#$0040 8019 8019 6E0A50 6E0A50 movmov#10,$50#10,$50 801C 801C 6E8051 6E8051 movmov#-128,$51#-128,$51 801F 801F 6E7F52 6E7F52 movmov#127,$52#127,$52 8022 8022 findmaxminfindmaxmin:8022 8022 F6 F6 ldalda,x,x 8023 8023 B151 B151 c

28、mpcmp$51$51 8025 8025 9104 9104 bltblt findminfindmin 8027 8027 B751 B751 stasta$51$51 80298029 2006 2006 bra nextbra next 802B 802B findminfindmin:802B 802B B152 B152 cmpcmp$52$52 802D 802D 9202 9202 bgtbgt next next 802F 802F B752 B752 stasta$52$52 8031 8031 next:next:80318031 AF01 AF01 aixaix#%1#

29、%1 8033 8033 3B50EC 3B50EC dbnzdbnz$50,findmaxmin$50,findmaxminHC08汇编程序设计 ldhxldhx#$0040#$0040 movmov#10,$50#10,$50 movmov#-128,$51#-128,$51 movmov#127,$52#127,$52findmaxminfindmaxmin:ldalda ,x ,x cmpcmp$51$51 bltblt findminfindmin stasta$51$51 jmpjmp next nextfindminfindmin:cmpcmp$52$52 bgtbgt next

30、 next stasta$52$52next:next:aixaix#1#1 dbnzdbnz$50,$50,findmaxminfindmaxminmaxminsubmaxminsub:ldhxldhx#arrarr movmov#10,#10,n n movmov#-128,#-128,maxmax movmov#127,#127,minminfindmaxminfindmaxmin:ldalda ,x ,x cmpcmp maxmax bltblt findminfindmin stasta maxmax jmpjmp next nextfindminfindmin:cmpcmp min

31、min bgtbgt next next stasta minminnext:next:aixaix#1#1 dbnzdbnz *n*n,findmaxminfindmaxmin rtsrtsHC08汇编程序设计-格式 .includeinclude Includes.hIncludes.h /头文件头文件 .orgorg RAMstartAddrRAMstartAddr /RAM /RAM区开始区开始arrarr:.:.blkbblkb 10 10n:.n:.blkbblkb 1 1max:.max:.blkbblkb 1 1min:.min:.blkbblkb 1 1 .orgorg Fl

32、ashStartAddrFlashStartAddr /代码区开始代码区开始a1:.a1:.bytebyte 19,13,16,21,0,8,10,5,-1,-32 19,13,16,21,0,8,10,5,-1,-32MainInitMainInit:SEI /SEI /关总中断关总中断 LDHX#RAMEndAddr+1 /HX=#RAMEndAddr+1 LDHX#RAMEndAddr+1 /HX=#RAMEndAddr+1 TXS /HX-1-SP TXS /HX-1-SP 堆栈初始化堆栈初始化 JSR JSR MCUInitMCUInit /系统初始化系统初始化MainLoopMai

33、nLoop:JSR JSR maxminsubmaxminsub JMP JMP MainLoopMainLoop .includeinclude SetUp.sSetUp.s /芯片初始化芯片初始化 .includeinclude“Vectors08.s”/“Vectors08.s”/中断处理子程序与中断向量表文中断处理子程序与中断向量表文件件标号标号(伪伪)指令指令注释注释HC08汇编程序设计-标号标号须顶格，后跟冒号标号须顶格，后跟冒号“:”(:”(局部局部)或双冒号或双冒号“:”(全局全局)字符集：字符集：A AZ Z、a az z、0 09 9、“_”_”、“$”$”不以数字和不以数

34、字和$打头，大小写有别，不能重复打头，大小写有别，不能重复HC08汇编程序设计-常用伪指令 i1:.i1:.blkbblkb 4 4 /相当于相当于char i14;char i14;w1:w1:.blkw.blkw 4 4 /相当于相当于intint w14;w14;c1:c1:.byte.byte 0 x36 0 x36 /相当于相当于const char c1=0 x36;const char c1=0 x36;w1:w1:.word.word 0 x3638 0 x3638 /相当于相当于const const intint w1=0 x3638;w1=0 x3638;str1:str

35、1:.ASCII.ASCII “hello world!”“hello world!”/不含不含00str2:str2:.ASCIZ.ASCIZ “hello world!”“hello world!”/以以00结尾结尾PIPI=3 3.define.define PTA$0PTA$0.org.org 0 x40 0 x40 /定义程序或数据区的起始地址定义程序或数据区的起始地址.include.include “gp32.h”“gp32.h”内存变内存变量量定义定义常量常量定定义义字符串字符串定义定义赋值及文赋值及文本替代本替代存储定位存储定位文件包含文件包含练习请完成下列功能的请完成下列功能的HC08HC08汇编程序编程（要求给出变量汇编程序编程（要求给出变量定义和关键代码）。定义和关键代码）。1.两个三位整数相加减。2.连续执行1000次NOP指令。3.对10个无符号字节数进行下列处理：（1）找出最大数；（2）找出最小数；（3）求和；（4）求平均；（5）去掉最大最小数后再求平均；（6）查找是否存在某个数x。注意：每个处理请用子程序完成