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2018年05月21日
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嵌入式微控制器S08AW原理与实践

定价:39 元 出版日期:20110110
作者:王威 开本:开
书号: 字数:千字
配盘: 点击次数0
丛书名:  
内容简介

前言
    S08系列微控制器是Freescale(飞思卡尔)半导体公司(原Motorola公司半导体部)推出的新一代8MCU

近几年,伴随汽车电子和工业自动化对高可靠微控制器需求的快速增长,国内嵌入式系统及控制领域对Freescale半导体公司S08系列的关注度迅速上升。为适应这一市场的变化,许多企业、科研机构和高等学校开始应用S08系列MCU研制新型高可靠智能化机电产品或进行高校教学改革,但是,目前国内公开出版的S08系列微控制器的中文书籍较少。

S08系列的主要特点是:技术成熟,可靠性高;高性能,CPU时钟可达40 MHz;内部资源十分丰富,具有多种节能模式;抗干扰和电磁兼容性强,可提供-40+125 宽温区;产品线齐全,新产品多,选择余地大;开发技术先进且费用低廉,可提供免费的集成开发环境和免费的开发调试器(可自制);支持C语言开发,并进行了硬件和软件优化,开发效率高;S08AW/AC系列可平滑地完成从8MCU32MCU核心的转移,它们的引脚兼容,开发环境相同。

S08AW系列MCU具备2 KBRAM(可用做EEPROM),62 KB的闪存,2UART1SPI接口,8通道定时器,16通道10ADC16通道PWM模块),1IIC接口,8个键盘中断接口,自适应宽电压范围2.75.5 V64引脚和44引脚封装。采用PLL锁频环技术,在同样的CPU总线速度下所用的时钟频率较其他系列微控制器低得多,甚至可工作在无外部晶振状态,因而高频噪声极低,更适合于工业控制、恶劣的汽车环境、高可靠仪表以及智能家电领域。

本书以S08系列的代表产品MC9S08AW/AC为基础,面向高性能、高可靠8位微控制器的嵌入式测控工程师和高等学校电类高年级学生,较详细地介绍Freescale新一代8位微控制器的工作原理、各模块性能、实践例程和应用设计思路。

本书共分14章。第1章介绍国内外常用8位微控制器的现状,以及Freescale半导体公司的S08系列8位微控制器的性能特点;第212章以MC9S08AW/AC微控制器为主线,讲述S08系列微控制器的中央处理器结构、工作模式、存储器组成、指令系统、汇编语言及设计、并行输出/输入端口、中断系统、定时器(脉宽调制PWM)、模/数转换、SPISCIIIC串行通信等内容,并以MC9S08AW60为例,较详尽地介绍了大量相关功能寄存器的作用及设置方法,给出了已经调试通过的汇编语言或C语言例程;第13章通过6个实例介绍S08AW/AC系列微控制器的应用硬件、软件设计思路和C语言源程序;第14章介绍CodeWarrior 6.1软件开发环境。

本书由王威负责统稿。参加编写的人员有:杜虹编写第4章,吴才章编写第6章,王威编写其余各章。参加本书初稿编写和英文资料翻译的研究生有马羽龙、易宇航、孙继卫和朱敬坤。在本书的编辑、校对以及附录和实验程序设计验证过程中,河南工业大学电气工程学院的许多学生付出了辛勤的汗水,他们是:林本爱、孔凯敏、沈伟、刘青松、曾涛和张闯。曹立霞、苗文明和李文卿等参加了部分工作。作者在此向他们表示由衷的谢意。

作者在多年从事嵌入式微控制器的科研、教学以及应用系统开发的过程中,一直想将在国际高可靠MCU市场上居领先水平的Freescale公司的S08系列微控制器介绍给我国的嵌入式测控系统工程师,并引入我国高等院校本科教学实践中,为提升国内“光、机、电”产品的智能化和可靠性做一点工作。这本书是在参考了许多Freescale英文文献和已有的相关中文资料的基础上,总结了近3年应用S08AW/AC进行科研、教学的经验和教训后编著而成的。书中的例程均已在清华大学Freescale实验研究中心提供的HCS08评估板上运行验证。

本书已经河南工业大学学术著作及教材出版委员会批准通过。

在此,十分感谢Freescale半导体香港有限公司中国项目经理金功九先生和马莉女士,感谢清华大学Freescale实验研究中心主任邵贝贝教授;感谢北京航空航天大学出版社;感谢河南工业大学教务处赵予新处长和教材科王晓君科长,正是他们的热情帮助、大力支持和理解才使本书得以顺利出版。

在本书的编写过程中,由于依据的原版英文文献对个别问题阐述不够详细,公开出版的MC9S08AW/AC系列微控制器的中文书籍也极少,因此作者只能通过查阅其他文献并通过实验加以证明。本书中的个别解释可能不够详细,甚至存在错误,加之编写时间仓促,书中的错误与不当之处,如蒙读者、专家和各位同行批评指正,作者将不胜感激。

 

 

作者

20088月于郑州

Email:hgd0603@yahoo.com.cn

 

 

 

目录

 

1章 微控制器概述1

1.1 微控制器1

1.2 国内外微控制器现状2

1.3 嵌入式微控制器系统特点5

1.4 新型S08微控制器的优势6

1.5 S08AWS08AC系列微控制器的异同10

1.6 微控制器的发展和选用11

2 S08AW微控制器结构及原理14

2.1 S08AW特性14

2.2 S08AW结构16

2.3 S08AW引脚17

2.4 S08基本系统电路19

2.5 S08系统时钟和系统运行监视23

2.6 S08AW运行模式25

3 S08存储器28

3.1 S08 MCU存储器分类及特点28

3.2 S08AW存储器组织29

3.3 S08AWFlash存储器36

3.4 S08AW向量和非易失性寄存器37

4 S08 CPU及指令系统40

4.1 S08 CPU结构与CPU寄存器40

4.2 S08汇编指令格式43

4.3 S08 CPU寻址方式44

4.3.1 7种寻址方式45

4.3.2 变址寻址方式47

4.3.3 存储器至存储器的数据传送49

4.3.4 特殊操作50

4.4 S08常用基本指令51

4.4.1 数据传送类指令52

4.4.2 算术运算类指令56

4.4.3 数据和位操作指令62

4.4.4 逻辑操作指令65

4.4.5 程序控制类指令67

4.4.6 中断指令72

4.4.7 CPU控制类指令74

5 S08汇编程序设计与实例76

5.1 S08汇编语言程序基础76

5.1.1 汇编语言指令格式76

5.1.2 数据表示方法79

5.2 S08汇编程序伪指令79

5.3 S08汇编语言程序设计实例82

5.3.1 简单程序设计83

5.3.2 分支程序设计84

5.3.3 循环程序设计86

5.3.4 查表程序设计91

5.4 S08子程序设计与堆栈技术93

5.4.1 子程序设计实例93

5.4.2 堆栈结构95

5.5 S08控制程序设计实例96

6 S08输入/输出接口100

6.1 S08 I/O端口原理100

6.1.1 I/O端口引脚分布100

6.1.2 I/O端口工作原理102

6.2 S08AW I/O端口设置104

6.2.1 端口A相关寄存器104

6.2.2 端口B相关寄存器106

6.2.3 端口C相关寄存器108

6.2.4 端口D相关寄存器110

6.2.5 端口E相关寄存器112

6.2.6 端口F相关寄存器114

6.2.7 端口G相关寄存器115

6.3 S08键盘与显示应用设计117

6.3.1 独立式按键接口118

6.3.2 矩阵式键盘接口121

6.3.3 LED数码管显示接口126

7 S08的复位、中断和系统设置136

7.1 S08 MCU复位136

7.1.1 系统选项寄存器SOPT137

7.1.2 系统复位状态寄存器SRS138

7.2 S08 AW中断139

7.2.1 中断源和优先级140

7.2.2 中断处理及堆栈142

7.2.3 外部中断引脚IRQ143

7.2.4 低电压检测系统144

7.2.5 实时中断RTI146

7.2.6 其他寄存器148

7.3 S08AW键盘中断150

7.3.1 键盘中断原理150

7.3.2 键盘中断状态和控制寄存器KBI1SC151

7.3.3 键盘中断引脚使能寄存器KBI1PE151

7.4 S08AW停止模式156

7.4.1 STOP1模式156

7.4.2 STOP2模式157

7.4.3 STOP3模式157

7.4.4 停止模式下片上外设模块158

8 S08定时器模块160

8.1 S08AW定时器基本功能160

8.1.1 定时器模块寄存器162

8.1.2 定时器计数模式168

8.1.3 定时器计数溢出和预置数溢出168

8.2 S08AW定时器输入捕捉功能170

8.2.1 输入捕捉概念170

8.2.2 输入捕捉操作170

8.3 S08AW定时器输出比较功能173

8.3.1 输出比较概念173

8.3.2 输出比较操作174

8.4 S08AW脉宽调制功能175

8.4.1 边缘对齐PWM176

8.4.2 中央对齐PWM178

9 S08/数转换模块182

9.1 S08AW ADC模块概述182

9.2 逐次逼近式ADC原理及主要技术指标184

9.2.1 逐次逼近式ADC原理184

9.2.2 技术指标185

9.3 S08 ADC模块寄存器185

9.3.1 ADC状态和控制寄存器(ADC1SC1ADC1SC2)186

9.3.2 ADC配置寄存器(ADC1CFG188

9.3.3 ADC数据结果寄存器(ADC1RHADC1RL190

9.3.4 比较值寄存器(ADC1CVHADC1CVL191

9.3.5 引脚控制寄存器(APCTL1APCTL2192

9.4 S08 A/D转换过程193

10 S08内部时钟发生器203

10.1 S08时钟系统203

10.2 S08AW时钟系统特性205

10.3 S08AW时钟操作模式206

10.3.1 模式1——OFF模式206

10.3.2 模式2——自时钟模式206

10.3.3 S08AW时钟操作寄存器207

10.3.4 模式3——FLL使能内部参考时钟211

10.3.5 模式4——外部时钟211

10.3.6 模式5——FLL使能外部参考时钟212

10.3.7 ICG时钟模式状态表213

10.4 S08AW时钟初始化应用实例215

11 S08串行通信模块221

11.1 串行通信基础221

11.1.1 串行通信基本概念221

11.1.2 RS232C标准及特点224

11.2 S08串行通信接口225

11.2.1 SCI寄存器设置226

11.2.2 SCI中断235

11.2.3 SCI应用实例235

11.3 S08串行外设接口模块240

11.3.1 SPI介绍240

11.3.2 SPI寄存器243

11.3.3 SPI中断247

11.3.4 SPI应用实例248

12 S08 IIC模块253

12.1 S08 IIC介绍253

12.1.1 IIC总线基本知识253

12.1.2 IIC设备连接253

12.1.3 位传输及开始和停止信号254

12.1.4 从地址传输255

12.1.5 传输数据256

12.2 S08 IIC模块257

12.3 S08 IIC中断262

12.4 S08 IIC模块应用实例262

12.4.1 AT24C02B介绍263

12.4.2 IIC通信时EEPROM地址263

12.4.3 AT24C02B写操作264

12.4.4 AT24C02B读操作265

12.4.5 硬件接口及软件实现265

13 S08微控制器应用设计实例272

13.1 光电式转速测量及LCD显示电路设计272

13.1.1 光电式转速测量电路272

13.1.2 LCD1602字符型液晶显示模块274

13.1.3 测速系统软件设计276

13.2 CMOS图像传感器与S08AW接口设计284

13.2.1 智能车总体设计285

13.2.2 CMOS图像传感器与S08AW硬件接口287

13.2.3 图像数据处理程序设计思路288

13.2.4 C程序设计290

13.3 微型直流电动机PWM控制299

13.3.1 硬件电路299

13.3.2 软件设计300

13.4 基于红外线道路识别的智能车转向系统设计303

13.4.1 赛道检测与转向控制硬件设计303

13.4.2 赛道检测与转向控制软件设计304

13.5 实时时钟DS1302S08接口设计310

13.5.1 DS1302介绍310

13.5.2 DS1302功能及设置311

13.5.3 S08 MCUDS1302接口314

13.6 S08AWFlash模拟EEPROM320

14 S08在线调试工具及其应用326

14.1 基于BDM调试器硬件连接326

14. 2S08集成开发环境CodeWarrior的使用327

14.2.1 CodeWarrior开发第一个应用程序328

14.2.2 输入和编辑main.c程序334

14.3 S08完全软件仿真336

14.3.1 应用程序的建立与编译336

14.3.2 调试窗口介绍338

14.3.3 软件仿真下调试339

14.4 S08在线调试340

14.4.1 调试器USB驱动程序及BDM安装341

14.4.2 程序下载347

附录A S08 CPU指令系统351

附录B S08AW高页寄存器365

附录C S08AW系列引脚分布图367

附录D S08AW系列存储器分配369

 

附录E 寄存器中英文对照371

参考文献378