飞思卡尔01章微控制器概述课件

1、 l 微型计算机微型计算机 计算机技术带来了科研和生活的许多重大变革，可以说，计算机技术带来了科研和生活的许多重大变革，可以说，标志了人类社会进步文明的又一次飞跃；更得益于大规模集标志了人类社会进步文明的又一次飞跃；更得益于大规模集成电路进步与发展，计算机的重要分支成电路进步与发展，计算机的重要分支-微型计算机的发微型计算机的发展日新月异，应用日益广泛，已渗透到生产、生活的各个方展日新月异，应用日益广泛，已渗透到生产、生活的各个方面，使许多领域的技术水平和自动化程度得以大大提高，并面，使许多领域的技术水平和自动化程度得以大大提高，并且越来越多的领域和越来越多的时候，人们都需要微型计算且越来越多

2、的领域和越来越多的时候，人们都需要微型计算机来进行工作或间接利用其工作。机来进行工作或间接利用其工作。 微型计算机微型计算机-简称微机；微机技术的发展又形成相互独简称微机；微机技术的发展又形成相互独立、不同方向的两大分支：立、不同方向的两大分支：、通用微机系统通用微机系统-以微处理器为核心以微处理器为核心(Micro Processor Unit)，强调处理功用，解决多方位需求。表现形式：外设，强调处理功用，解决多方位需求。表现形式：外设配备齐全的微机系统配备齐全的微机系统、单片微机系统单片微机系统-以微控制器为核心以微控制器为核心(Micro Controller Unit)，强调控制功用，

3、解决单一问题。表现形式：专用功，强调控制功用，解决单一问题。表现形式：专用功能的嵌入式产品能的嵌入式产品l 微控制器定义微控制器定义 在一块半导体芯片上，集成了在一块半导体芯片上，集成了CPU、ROM、RAM、I/O接接口、定时器口、定时器/计数器、中断系统等主要功能部件，构成一个芯计数器、中断系统等主要功能部件，构成一个芯片级的微型计算机。片级的微型计算机。 l 术语称谓术语称谓 中文：微控制器中文：微控制器=单片机单片机=单片微机单片微机=单片微控制器单片微控制器 英文：英文：MCU（Microcontroller Unit） 并非并非Single Chip Microcomputer 标

4、准：微控制器（标准：微控制器（ MCU ）l MCU的特点的特点 体积小，重量轻，价格低，耗电少，可靠性高（因内部集成）体积小，重量轻，价格低，耗电少，可靠性高（因内部集成） 控制能力强（如位处理，直接控制能力强（如位处理，直接I/O操作）操作） 形成的产品生命周期长形成的产品生命周期长 资源有限（如引脚少、片内存储器容量不大，但可扩或选）资源有限（如引脚少、片内存储器容量不大，但可扩或选） 运算能力不强（如乘、除、大数据量等）运算能力不强（如乘、除、大数据量等） l MCU的应用范围的应用范围 几乎几乎“无所不在，无所不为无所不在，无所不为” 渗透：工业控制、通信、交通、仪器仪表、家用电器、

5、办公自渗透：工业控制、通信、交通、仪器仪表、家用电器、办公自动化、汽车电子、动化、汽车电子、PC外设外设l MCU的发展的发展 早期：以早期：以Intel公司为领袖，同步于通用微机，有公司为领袖，同步于通用微机，有个阶段：个阶段：第一阶段（第一阶段（19741978）初级，）初级，8位，位，MCS-48系列（带并行系列（带并行I/O接口、接口、定时器计数器、无串行定时器计数器、无串行IO接口）接口）第二阶段（第二阶段（19781983）高级，）高级，8位，位，MCS-51系列（新增串行系列（新增串行I/O接接口、多级中断等功能完备，拓宽了其应用范围）口、多级中断等功能完备，拓宽了其应用范围）第

6、三阶段（第三阶段（1983）16位单片机，位单片机，MCS-96系列（系列（16位处理，含位处理，含A/D转换器，功能加强，速度快）转换器，功能加强，速度快） 其中：其中：MCS-51系列获得了最为广泛的应用，典型型系列获得了最为广泛的应用，典型型号为使用号为使用 Intel 8051内核的内核的89C51、89S51 目前：目前：8位、位、16位、位、32位、位、64位并存，各厂位并存，各厂家、多种类并存家、多种类并存 注：字长：注：字长：CPU一次能够运算处理的二进制位数。一次能够运算处理的二进制位数。 位数越高，运算处理能力越强。（有别与数据总线的位数）位数越高，运算处理能力越强。（有别

7、与数据总线的位数）l MCU的主要生产厂家的主要生产厂家 Intel、Atmel、Philips（恩智浦，（恩智浦，NXP）、）、Motorola、Microchip、西门子、富士通、三星、凌阳、西门子、富士通、三星、凌阳、lMCU与嵌入式系统与嵌入式系统 MCU技术、技术、FPGA技术和技术和DSP技术，是目技术，是目前数字电路系统设计领域公认的三大基础性技前数字电路系统设计领域公认的三大基础性技术，以这三类技术形成的应用系统也是目前嵌术，以这三类技术形成的应用系统也是目前嵌入式系统的主要表现形式。入式系统的主要表现形式。 其中其中MCU技术最为经典、应用成熟、受技术最为经典、应用成熟、受众

8、面广。近年来，众面广。近年来，MCU技术发展迅速，已从传技术发展迅速，已从传统设计技术走向现代设计技术，其功能、速度、统设计技术走向现代设计技术，其功能、速度、资源正在不断加强，更加易于解决电子系统的资源正在不断加强，更加易于解决电子系统的嵌入性、微型化、低功耗、高可靠性和低价格嵌入性、微型化、低功耗、高可靠性和低价格等问题。等问题。l MCU的学习的学习 MCU技术已经成为广大电子工程师和电类专业大学生技术已经成为广大电子工程师和电类专业大学生必备的技能之一，是学习、理解、提高计算机应用开发能必备的技能之一，是学习、理解、提高计算机应用开发能力的基础学科，应用型新技术发展的基石，其重要性是不

9、力的基础学科，应用型新技术发展的基石，其重要性是不言而喻的。言而喻的。软硬件并重软硬件并重领会结构原理、部件功能、常规接口方法领会结构原理、部件功能、常规接口方法达到能够理解、设计硬件电路和软件程序达到能够理解、设计硬件电路和软件程序勤于实践，勇于创新勤于实践，勇于创新l AT89C51的主要特性及其最小系统的主要特性及其最小系统最小系统电路原理图最小系统电路原理图汇编语言程序：汇编语言程序： ORG 0000H SJMP START ORG 0040HSTART: SETB P1.0 CLR P1.0 SJMP $ 运行结果：点亮运行结果：点亮LED主要特性：主要特性：8位位CPU，111条

10、指令，条指令，40引脚，引脚，128Bytes RAM，4KBytes EEPROM，4个个8位并行位并行I/O口，口，1个串行个串行I/O口，口， 2个定时器，个定时器，5个中断源，个中断源，l 关于关于Freescale Freescale（飞思卡尔）半导体公司是全球最大的（飞思卡尔）半导体公司是全球最大的半导体公司之一，其前身为半导体公司之一，其前身为Motorola（摩托罗拉）半（摩托罗拉）半导体部，导体部，2004年从摩托罗拉分拆上市。它从年从摩托罗拉分拆上市。它从1953年年开始从事半导体业务，是世界半导体产业与技术的开开始从事半导体业务，是世界半导体产业与技术的开拓者，为汽车电子

11、、消费电子、工业控制、网络和无拓者，为汽车电子、消费电子、工业控制、网络和无线市场设计并制造了众多的嵌入式半导体产品线市场设计并制造了众多的嵌入式半导体产品, 在微在微控制器领域长期居于全球市场领先地位。如控制器领域长期居于全球市场领先地位。如1983年推年推出的出的MC68HC05是世界产量第一的是世界产量第一的8位单片机（产量位单片机（产量第二的是第二的是8051单片机）单片机） 8位机位机-HC05、HC08、HCS08、RS08系列系列16位机位机-HC12、S12、S12X系列系列32位机位机- PowerPC、Coldfire、ARM、M.CORE系列系列l 特点特点品种全、选择余

12、地大、新产品多（纷繁）品种全、选择余地大、新产品多（纷繁）应用领域极广，尤其在应用领域极广，尤其在汽车、手机汽车、手机领域领域在同样速度下所用的时钟频率较在同样速度下所用的时钟频率较Intel类单片机类单片机低很多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力强，低很多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力强，更适合用于工控领域及恶劣的环境。更适合用于工控领域及恶劣的环境。重视大客户，缺乏中小用户（近年正在改善）重视大客户，缺乏中小用户（近年正在改善）l 位数位数- 增强型增强型16位位l CPU内核内核- HC12 S12 （兼容，统称为（兼容，统称为HCS12）l 最高总线频率最高总线频率- 8MHz 25M

13、Hzl 特性特性具有片内具有片内FLASH存储器存储器CPU编码效率高编码效率高背景调试（背景调试（BDM，单线，低成本，在线全仿真、下载），单线，低成本，在线全仿真、下载）l 子系列子系列MC9S12A、 MC9S12B、 MC9S12D-通用通用MC9S12H、 MC9S12L-带液晶驱动带液晶驱动MC9S12E128、 MC9S12E64-低供电电压低供电电压MC9S12UF32-带带USB接口接口MC9S12NE-带以太网接口带以太网接口l 位数位数- 增强型增强型16位位l CPU内核内核- S12 S12X （兼容，统称为（兼容，统称为S12(X)） 比比S12增加增加2条与条与C

14、CRW寄存器相关的指令寄存器相关的指令l 最高总线频率最高总线频率- 25MHz 50MHzl 新增特性新增特性XGATE模块模块-并行处理，达并行处理，达32位位MCU的性能水平的性能水平FlexRay模块模块-新型的通信协议，高达新型的通信协议，高达10Mbps的数据速率的数据速率 l 子系列子系列S12XB、S12XD-通用型通用型S12XE-S12系列中性能最高的系列中性能最高的S12XS-低成本车身电子低成本车身电子S12XF-面向底盘控制应用的面向底盘控制应用的FlexRay系列系列 S12XH-业界第一款集成业界第一款集成TFT图形显示驱动，仪表板应用图形显示驱动，仪表板应用l

15、Freescale S12(X)系列系列MCU的命名规则的命名规则产品状态产品状态 MC：Fully Qualified，常用，常用ROM存储器类型标志存储器类型标志 无：带无：带ROM或无，或无，7：EPROM， 8：EEPROM，9：FLASH （常用）（常用）CPU标志标志 CPU核，核，S12或或S12X子系列标志子系列标志 如如DG：DG系列产品系列产品存储空间大小及版本存储空间大小及版本 256B：256K，B为为FLASH版本版本工作温度范围标志工作温度范围标志 无：商用无：商用070 ；C：-4085 V：-40105 ；M：-40125 封装标志封装标志 例，例，FU：QFP

16、；PV:LQFP无铅组装标志无铅组装标志 E：生产过程无铅化：生产过程无铅化 MC 9 S12 D 256B E 有如：有如：MC9S12DG128-本课程蓝本本课程蓝本MCUMC9S12XDT512-本课程实验开发板本课程实验开发板MCU本章习题：本章习题：什么是微控制器（单片机）？什么是微控制器（单片机）？微控制器的特点是什么？微控制器的特点是什么？以往流行的以往流行的MCS-51兼容系列单片机主要是哪个型号？兼容系列单片机主要是哪个型号？目前目前Freescale 16位微控制器主要是哪两个系列？位微控制器主要是哪两个系列？ 16位位S12 CPU核核 时钟和复位发生器时钟和复位发生器 带中断功能的带中断功能的8位和位和4位端口位端口 128KB FLASH，2KB EEPROM，8KB RAM 2个