第一章微控制器概论版

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》，2009

《MC9S12XS单片机原理及嵌入式系统开发》

电子工业出版社，20113.

《嵌入式系统设计实战--基于飞思卡尔S12X

》

20114.王威等编著，

《HCS12微控制器原理及应用》

20071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：１、通用微机系统：以微处理器为核心(MicroProcessorUnit)，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。２、单片微机系统：以微控制器为核心(MicroControllerUnit)，强调控制功用，解决单一问题。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：

CPUROM、RAM、FLASHI/O接口、定时器/计数器、AD\DA

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（MicrocontrollerUnit）并非SingleChipMicrocomputer

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……WindowLiftLockMirrorLockLockMirrorLockUniversalMotorUniversalPanelWiperInteriorLightLockSeatSeatRoofECU3ECU1ECU2OSEKOSOSEKCOM/NMe.g.ignitionGatewayApplicationLightOSEKOSTaskETaskFTaskDClimateControlOSEKCOM/NMOSEKOSTaskBTaskCTaskACentralBodyControlOSEKCOM/NMInstrumentsECU4CANEngineNetwork(>250kbps)CANBodyNetwork(<=125kbps)SubBusNetwork(<50kbps)飞思卡尔在汽车应用:ECU、气囊、放夹、门禁、无钥匙、尾气……DevelopmentToolsDriversMotorolaSiliconOSEK-OS,-COM,-NMFunctionalityOSLibrariesApplicationCodeDesignToolsMotorolaFocusHeatingHeatingHeatingHeating6.MCU的发展第一阶段（1974～1978）初级，8位，

MCS-48系列（带并行I/O接口、定时器／计数器、无串行I／O接口）第二阶段（1978～1983）高级，8位，

MCS-51系列（新增串行I/O接口、多级中断等功能完备，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３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Intel8051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、Microchip、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VxWorksWindowsCE嵌入式LinuxµC/OS-ⅡµC/OS-Ⅱ用户应用程序的一般结构voidMyTask1(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.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；

128BytesRAM，4KBytesEPROM；

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：

ORG0000HSJMPSTARTORG0040HSTART:SETBP1.0CLRP1.0SJMP$

运行结果：点亮LED1.2Freescale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）

1.3S12系列微控制器位数---增强型16位CPU内核型号CUP12HC12S12（兼容，统称为HCS12）最高总线频率：8MHz25MHz

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、MC9S12B、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

S12S12X（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：25MHz50MHz新增特性：XGATE模块---并行处理，达32位MCU的性能水平FlexRay模块-