单片机课程实验内容与指导2014

单片机(S12X)课程实验内容与指导实验参考：1、教材第4章“仿真、调试与C语言编程”，以及相关章节。2、教材第14章“S12XS128开发平台的DIY设计与使用”。3、文档附件：CQU-S12X核心板/扩展板简要说明、完全原理图PDF。4、资源下载：/注意事项：1、教学实验核心开发板上MCU型号为MC9S12XS128MAL，16Mhz外部晶振。2、在做硬件下载调试实验时，需要连接仿真器TBDML，此时仿真器兼做电路板供电，应将仿真器的USB接口端连接在电脑背后以防供电电流不足。3、硬件实验时要确保开发板上的外设部件已通过跳线帽跳接到MCU相关引脚，并且没有与其它外设部件冲突。4、*号题为选做、提高内容。实验一编程入门、仿真调试实验目的：熟悉飞思卡尔MCU仿真与调试环境的使用方法，掌握汇编语言程序的编辑书写规范，学习单片机汇编语言程序调试手段，进一步编制应用程序，体会MCU应用程序特点。实验环境：CodeWarriorIDE仿真调试软件；编程语言选择：单选汇编语言(RelocatableAssembly)；调试连接选择：全软件仿真(FullChipSimulation)；实验内容：1、编辑、编译简单样本程序：两个4字节无符号数相加。熟悉CodeWarriorIDE的工程建立、菜单、工具、窗口、状态等。a.已知:($2000)=被加数开始,($2004)=加数开始；具体值在单步运行开始前预先在Debug窗口的Memory区通过手工设定。b.仿真调试：分别利用单步、全速、停止、断点、复位等运行调试手段，观察寄存器A、B、X、Y、PC、CCR等的状态与变化，以及观察FALSH中指令地址和RAM中数据变化情况，验证运行结果。（该仿真调试方法将运用于以后的各次实验中）样本程序代码参考如下：重点编辑Entry后面的代码，其它已在工程建立时自动完成，保留前面的宏定义代码，与自己任务无关的其它代码可以删除。2、使用查表法将累加器A中的某2位BCD码（如58）转换为ASCII码，存入RAM$2080、$2081中。工程编译、连接完成后，进入仿真调试窗口，且在运行程序前手工预设Register区的A值。仿真调试：分别利用单步、全速、停止、断点、复位等运行调试手段，观察寄存器A、B、X、Y、PC、CCR等的状态与变化，以及观察FALSH中指令地址和RAM中数据变化情况，验证运行结果。（该仿真调试方法将运用于以后的各次实验中）3、数据搬移：源代码中使用FCB伪指令任意设定10个无符号数，将其读入到内存RAM$2040~$2049单元中。Debug窗口Memory区右键→Address，输入2040处看结果.*4、冒泡法数字排序：在上一个程序基础上，将内存RAM$2040~$2049单元中的10个数按由小到大重新排放（X、Y指针，双重循环）。实验二编程提高、并行I/O接口、中断实验目的：熟悉飞思卡尔MCU指令及其应用规则，巩固汇编语言程序编程方法，熟悉数据传输、算术逻辑处理、分支、循环、软件延时、并行I/O等应用程序编制技巧，初步熟悉硬件连接调试方法。实验环境：CodeWarriorIDE仿真调试软件＋CQUS12X开发板套件；编程语言选择：单选汇编语言(RelocatableAssembly)；调试连接选择：硬件连接调试(TBDML)；仿真调试器一端连接电脑背后USB接口，另一端插接核心板的BDM接口。实验内容：1、LED跑马灯。依次点亮核心板上的8个LED灯，LED已接B口8位，B口位输出低电平时点亮。亮出时间控制调用软件延时100ms。2、检测核心板上的2个按键（SW1、SW2）控制LED灯的亮或灭。按键已接J口低2位（须设置J口位为输入、启用内部上拉电阻），LED已接B口8位，B口位输出低电平时点亮。3、外部中断IRQ触发的LED跑马灯。核心板上8个LED已接B口8位，B口位输出低电平时点亮，IRQ引脚（已接至扩展板按键SW1）下降沿引发中断。按动SW1即能给IRQ引脚施加带有下降沿的低电平。调试时，可在中断服务程序中设置断点，以方便观察是否进入中断。在此程序正常运行的基础上再加入对核心板按键SW1（J口最低位，按下时接地，须设置上拉电阻）的检测，当其按下时取消跑马灯显示，IRQ再次按下时继续显示跑马灯。*4、4x4行列式键盘（扩展板右下侧）检测，行线、列线已分别跳接在PH0~4和PH4~7检测到的按键号送交B口的8位LED灯进行二进制表达。（扩展板上的行列线排布已通过排线扭转调整为常规线序）实验三GPIO、中断、定时器实验目的：掌握C语言综合编程方法，掌握并行I/O口、定时器、中断等功能部件的使用规则和应用方法，熟悉中断处理程序的安排。实验环境：CodeWarriorIDE仿真调试软件＋CQUS12X开发板套件；编程语言选择：单选汇编语言(RelocatableAssembly)或单选C语言；调试连接选择：硬件连接调试(TBDML)；仿真调试器一端连接电脑背后USB接口，另一端插接核心板的BDM接口。实验内容：1、软件译码、动态扫描的4位连排共阴级数码管显示任意数字。数码管段选线直接连至PB0~PB7；位选线（COM端）通过三极管驱动电路接在PK0~PK3，则PK0~PK3输出高电平时即为选通对应位的数码管。2、利用MCU的TIM定时器、中断功能部件，实现1s精确定时（MCU为8MHz总线频率），每定时时间到，使核心板上接B口8位的最高位的LED亮灭一下，观察是否进入中断。调试时，可在中断服务程序中设置断点，以方便观察是否进入中断。3、利用MCU的PIT定时器、中断功能部件，实现1s精确定时（MCU为8MHz总线频率），每定时时间到，使核心板上接B口8位的最高位的LED亮灭一下，观察是否进入中断。调试时，可在中断服务程序中设置断点，以方便观察是否进入中断。C语言编程。*4、统计每3s时间内脉冲事件次数，结果送B口LED灯（核心板上）进行二进制表达。TIM通道0输出比较以定时1s，时间到时IOC0引脚电平自动翻转（将驱动扩展板上LED4）；TIM通道7输入捕捉以检测脉冲，扩展板上按键SW2每按动一次形成一个下降沿脉冲，由IOC7响应。通道0每3个中断后（即成3s定时）送结果，通道7每1个中断中计数值递增。结果是每1s时间到LED4亮出/熄灭，每3s时间到显示统计到的按键次数。C语言编程。实验四A/D转换、SCI/SPI串行通信、PWM控制实验目的：掌握C语言综合编程方法，掌握A/D转换、SCI串行通信、中断等功能部件的使用规则和应用方法，熟悉综合程序设计方法和PC软件工具。实验环境：CodeWarriorIDE仿真调试软件＋CQUS12X开发板套件；编程语言选择：单选C语言；调试连接选择：硬件连接调试(TBDML)；仿真调试器一端连接电脑背后USB接口，另一端插接核心板的BDM接口。实验内容：1、A/D转换，8位精度，转换结果右对齐，将转换结果通过B口LED灯（核心板）表达。检测对象为扩展板上圆盘电位器RV1分压得到的模拟量。MCU的PAD00/AN00已默认跳接至该模拟电平输入，其电压范围0~5V（逆时针旋转电压变大）；通过旋转电位器RV1进行分压调节以观察程序运行效果，此时B口LED灯的状态应是A/D转换的二进制表示。C语言编程。另：在上述实验成功的基础上，检测对象改为为扩展板上光敏器件RZ1经过放大得到的模拟量，MCU的PAD01/AN01已默认跳接至该模拟电平输入，其电压范围0~5V。改变光敏器件RZ1的光照，以观察程序运行情况。2、SCI串行通信，PC机连接。SCI0双向，8位，9600bps，无校验位；MCU平时处于查询等待状态，MCU的SCI0串行通信TTL电平收发线已通过核心板上的PL2303芯片转换成PC机的USB接口线，PC机驱动安装后即会有一个虚拟串口设备（如COM4、COM5）。PC机上直接使用”串口调试”工具软件选择虚拟串口、进行发送数据或接收数据显示。当MCU每接到PC主机发来的Hex数据0x88命令后，就将本地原始某数据加1后上传给PC主机”串口调试”工具软件Hex显示。C语言编程。预备软件：PC机端串口调试助手；USB转TTL串口驱动(PL2303)。硬件连接：将USB电缆一端接核心板Mini串行插口，另一端接PC机USB接口。另：在上述实验成功的基础上，但通过中断接收PC机命令。*3、PWM脉宽调制。PWM1输出波形模拟用作D/A，控制扩展板LED3灯的亮度。C语言编程。*4、SPI串行通信。SPI0单向，主入从出，扩展