Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С
Шрифт:
4.2. Аппаратные средства МК семейства HCS12
Новое семейство МК HCS12 унаследовало архитектуру процессорного ядра и большинства периферийных модулей от своего предшественника, семейства 68HC12. Каковы основные отличия МК нового семейства HCS12 от изученных представителей 68HC12?
• Напряжение питания большинства моделей МК семейства HCS12 равно 5,0 В, что позволяет обеспечить электромагнитную совместимость в автомобильных и общепромышленных применениях.
• Повышенна производительность процессорного ядра. Частота тактирования центрального процессора и межмодульных магистралей МК семейства HCS12 составляет 25 МГц против 8 МГц у HC12;
• Увеличен объем
• Большое число интегрированных на кристалл разнообразных контроллеров последовательных интерфейсов, т.к. МК семейства предназначены для работы в качестве интеллектуальных узлов распределенных систем управления.
Семейство HCS12 объединяет ряд моделей МК с одинаковым процессорным ядром CPU HCS12. Отдельные представители семейства различаются объемом встроенной памяти и количеством и типом интегрированных на кристалл МК периферийных модулей. Однако каждый МК из семейства HCS12 имеет в своем составе следующие функциональные модули:
• Память трех типов: FLASH память программ, энергонезависимая память EEPROM для хранения изменяемых констант пользователя и статическое ОЗУ для размещения промежуточных переменных прикладной программы управления;
• Многофункциональный 16-разрядный таймер с 8 каналами IC/OC;
• Многоканальный аналого-цифровой преобразователь;
• Контроллеры последовательного обмена нескольких стандартов;
• Модуль ШИМ общего назначения, ряд моделей оснащен специализированным модулем ШИМ для управления автономными вентильными преобразователями.
Структурная схема одного из представителей семейства HCS12 — микроконтроллера MC9S12DP256B представлена на рис. 4.4. Обратите внимание, что большая часть модулей этого МК уже рассматривалась Вами в составе МК MC68HC912B32 (рис. 4.1). Однако на кристалле MC9S12DP256B размещены уже два 8-канальных АЦП, добавлены 5 модулей контроллеров CAN и новый модуль PPAGE для аппаратной поддержки режима страничной адресации внешней памяти. Также претерпел изменения модуль таймера ECT, который стал именоваться «усовершенствованным таймером с функцией фиксации» (Enhanced Capture Timer).
Рис. 4.4. Структура микроконтроллера MC9S12DP256B
Мы надеемся, что читатель получил общее представление о МК семейства 68HC12/HCS12, и следует перейти к подробному изучению их технических особенностей. Далее на протяжении этой главы мы рассмотрим аппаратную реализацию и регистровые модели отдельных модулей в составе МК семейства 68HC12/HCS12. Также будут рассмотрены примеры программного обслуживания каждого модуля. В последующих главах мы объединим полученные навыки программирования периферии МК при создании микропроцессорных устройств различного назначения.
4.3. Режимы работы МК семейства 68HC12/HCS12
Микроконтроллеры семейства 68HC12/HCS12 функционируют в одном из восьми режимов, которые делят на две группы: рабочие режимы и специальные режимы. Рабочие режимы позволяют создать различную аппаратную реализацию встраиваемого контроллера, в то время как специальные режимы работы предназначены для проведения тестовых испытаний и диагностики МК в процессе производства. Поэтому инженерам по применению микроконтроллеров важно изучить лишь группу рабочих режимов.
| BKGD MODB MODA | Режим работы | PORTA | PORTB |
|---|---|---|---|
| 000 | Специальный
| PORTA | PORTB |
| 001 | Специальный расширенный с 8-разрядной внешней шиной | ADDR [15...8] DATA [7...0] | ADDR [7...0] |
| 010 | Специальный периферийный | ADDR, DATA | ADDR, DATA |
| 011 | Специальный расширенный с 16-разрядной внешней шиной | ADDR, DATA | ADDR, DATA |
| 100 | Нормальный однокристальный | PORTA | PORTB |
| 101 | Нормальный расширенный с 8 разрядной внешней шиной | ADDR [15...8] DATA [7...0] | ADDR [7...0] |
| 110 | Резервный (периферийный) | — | — |
| 111 | Нормальный расширенный с 16 разрядной внешней шиной | ADDR, DATA | ADDR, DATA |
Рис. 4.5. Режимы работы микроконтроллеров семейства 68HC12
Каждый режим из группы рабочих задает собственное распределение адресного пространства МК и конфигурацию магистралей для подключения внешней памяти. Режим работы МК назначается посредством комбинации логических сигналов на входах BKGD, MODB, MODA микроконтроллера в состоянии начального запуска МК. Состояние начального запуска именуют также состоянием сброса (Reset). Сразу после выхода из состояния сброса МК запоминает кодовую комбинацию на перечисленных входах и переходит в соответствующий режим работы. Полный перечень режимов работы МК 68HC12/HCS12 представлен на рис. 4.5. Там же указаны альтернативные функции линий портов PORT A и PORT B, которые они приобретают в каждом из режимов работы.
4.3.1. Рабочие режимы
В большинстве проектируемых устройств Вы будете использовать МК 68HC12/HCS12 в одном из трех рабочих режимов:
• Однокристальном или автономном режиме;
• Расширенном режиме с 16-разрядной внешней шиной;
• Расширенном режиме с 8-разрядной внешней шиной.
Расширенные режимы работы предоставляют возможность подключения к МК внешней памяти и внешних периферийных ИС с использованием параллельных магистралей адреса и данных. Сигналы магистралей формируются на линиях портов PORTA и PORTB, поэтому использование соответствующих выводов МК в качестве линий ввода/вывода общего назначения в расширенных режимах работы становится невозможным.
Краткое описание рабочих режимов:
• Однокристальный режим работы (BKGD: 1, MODB: 0, MODA: 0) обеспечивает функционирование МК с использованием только внутренней памяти. Поэтому коды прикладной программы управления и ее переменные должны размещаться только во внутреннем ПЗУ и ОЗУ МК. Порты PORTA и PORTB используются в качестве обычных двунаправленных портов ввода/вывода. Подключение внешних периферийных ИС должно производиться с использованием последовательных интерфейсов или с программной поддержкой временной диаграммы обмена на линиях портов ввода/вывода.