微控制器概述2版课件

1、 课程：单片机原理及应用 教材：单片机原理及应用 清华大学出版社 学时：理论32+实验16=48 内容与要求：见教学大纲 电话参考材料：1. 薛涛、邵贝贝著， 单片机与嵌入式系统的开发方法， 清华大学出版社，2009 张阳 MC9S12XS单片机原理及嵌入式系统开发 电子工业出版社 ， 2011 3.王宜怀 嵌入式系统设计实战-基于飞思卡尔S12X微控制器 北京航天航空大学出版社，20114.王威 等编著， HCS12微控制器原理及应用 北京航空航天大学出版社，2007年 第1版第1章 微控制器概述 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，标志

2、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-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，人们都需要微计算机来进行工作或间接利用其工作。 微型计算机-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：、通用微机系统： 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：外设配备齐全的微机系统。、单片微机系统： 以微控制器为核心(Micro Controller Unit)，强调控制功用，解

3、决单一问题。特点： 三要素（微处理器、存储器、外设）集成在芯片上； 程序固化在片内，一般不改变。专用！ 嵌入在产品中；微型计算机的类型：多板机：广泛使用的PC计算机单扳机： CPU ,RAM ,I/O接口芯片及设备单片机： 计算机基本部件微型化并集成到 一块芯片上1.1 微控制器简介及现状微控制器定义 在一片半导体芯片上集成： CPU ROM、RAM、FLASH I/O接口、定时器/计数器、ADDA 通信接口（232，IIC 、SPI 、CAN) 中断系统术语称谓 中文：微控制器=单片机=单片微机=单片微控制器 英文：MCU（Microcontroller Unit） 并非Single Chi

4、p Microcomputer 标准：微控制器（ MCU ）3.微型计算机的结构4.MCU特点资源受限 (引脚少、片内存储器容量不大，可扩或选);开发需要专用工具和特殊方法;要求较高可靠性和稳定性;有实时约束;通常极其关注成本;大多要求低功耗;运算能力不强;控制能力强（如位处理，直接I/O操作）;专用性很强;技术含量高,知识集成系统;具有很长生命周期;5.MCU的应用范围 几乎“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、办公自动化、汽车电子、PC外设Window LiftLockMirrorLockLockMirrorLockUniversal MotorUnive

5、rsal PanelWiperInteriorLightLockSeatSeatRoofECU 3ECU 1ECU 2OSEK OSOSEK COM/NMe.g. ignitionGatewayApplicationLightOSEK OSTaskETaskFTaskDClimate ControlOSEK COM/NMOSEK OSTaskBTaskCTaskACentral BodyControlOSEK COM/NMInstrumentsECU 4CAN Engine Network ( 250kbps)CAN Body Network ( =125kbps)Sub Bus Networ

6、k ( 50kbps)飞思卡尔在汽车应用: ECU、气囊、放夹、门禁、无钥匙、尾气Development ToolsDriversMotorola SiliconOSEK-OS, -COM, -NMFunctionalityOS LibrariesApplication CodeDesign ToolsMotorola FocusHeatingHeatingHeatingHeating6.MCU的发展第一阶段（19741978）初级，8位， MCS-48系列（带并行I/O接口、定时器计数器、无串行IO接口） 第二阶段（19781983）高级，8位， MCS-51系列（新增串行I/O接口、多级中

7、断等功能完备，拓宽了其应用范围）第三阶段（1983）16位单片机， MCS-96系列（16位处理，含A/D转换器，功能加强，速度快） 早期：以Intel公司为领袖，同步于通用微机，机。有个阶段(非中国情况）： 其中：MCS-51系列获得了最为广泛的应用，典型型号为使用 Intel 8051内核的80C51、89C51 注：位的概念：CPU一次处理运算的数据位数（寄存器），位数越高，处理能力越强。（有别与数据总线的位数） 目前：8位、16位、32位、64位并存，各厂家、多种类并存；7.MCU的主要生产厂家 Intel、Atmel、Philips（恩智浦，NXP）、Motorola、Microch

8、ip、TI、西门子、富士通、三星、凌阳、 美国领先，中国没有（龙芯？！）8.MCU与嵌入式系统 其中MCU技术最为经典、应用成熟、受众面广。近年来，MCU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、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、高可靠性和低价格等问题。 MCU技术、FPGA技术和DSP技术，是目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入式系统的主要表现形式。嵌入式系统： 面向测控对象、嵌入到实际应用系统中的计算机系统。9.MCU 与RTOS(实时操作系统) RTOS的现状 VxWorksWindows

9、CE嵌入式LinuxC/OS- C/OS-用户应用程序的一般结构void MyTask1(void * pdata) /定义用户任务1 进行准备工作的代码; for(;) /无限循环 任务实体代码; 调用系统延时函数; /调用OSTimeDly() MCU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。软硬件兼顾并重、内容前后关联密切。领会结构原理、部件功能、常规接口方法要求：能够看懂书本或别人的电路和程序；能够看懂芯片厂家的原文数据手册；能够自行设计硬件电路和软件程序 。勤于实践，应用创新

10、；10. MCU的学习方法11.AT89C51的主要特性及其最小系统主要特性： 8位CPU，111条指令，DIP封装，40引脚； 128Bytes RAM，4KBytes EPROM； 4个8位并行I/O口； 1个串行I/O口； 2个定时器， 5个中断源，最小系统电路原理图汇编语言程序： ORG 0000H SJMP START ORG 0040HSTART: SETB P1.0 CLR P1.0 SJMP $ 运行结果：点亮LED1.2 Freescale微控制器关于Freescale Freescale（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Motorola（摩托罗拉）半

11、导体部，2004年从摩托罗拉分拆上市。它从1953年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、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, 在微控制器领域长期居于全球市场领先地位。如1983年推出的MC68HC05是世界产量第一的8位单片机（产量第二的是8051单片机） 1.3 S12系列微控制器位数 - 增强型16位CPU内核型号 CUP12 HC12 S12 （兼容，统称为HCS12） 最高总线频率： 8MHz 25MHz 特性具有片内FLASH存储器CPU编码效率高背景调试（BDM，单线，低成本，在线全仿真、下载）子系列MC9S12A、 M

12、C9S12B、 MC9S12D-通用MC9S12H、 MC9S12L -带液晶驱动MC9S12E128、 MC9S12E64 -低供电电压MC9S12UF32 -带USB接口MC9S12NE -带以太网接口性能- 见表1-1位数- 增强型16位CPU型号CPU12(V1，V2) ，双核单片机 S12 S12X （兼容，统称为S12(X)） 比S12增加2条与CCRW寄存器相关的指令最高总线频率： 25MHz 50MHz新增特性：XGATE模块-并行处理，达32位MCU的性能水平FlexRay模块-新型的通信协议，高达10Mbps的数据速率 1.4 S12X系列微控制器S12X系列单片机与S12系列单片机的主要区别 8/10/12位精度 3us转换时间7子系列S12XB、S12X