飛思卡爾8位單片機(jī)-第3章 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第三章第三章 MC9S08QG8最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 電源電路設(shè)計(jì)電源電路設(shè)計(jì)MC9S08QG8的三種時鐘模式的三種時鐘模式 ICS 內(nèi)部時鐘源模塊內(nèi)部時鐘源模塊，包括由內(nèi)部或外部參考控制包括由內(nèi)部或外部參考控制的鎖頻環(huán)的鎖頻環(huán)(FLL)和精確調(diào)整的內(nèi)部參考時鐘。同時和精確調(diào)整的內(nèi)部參考時鐘。同時還還支持從支持從1 MHz到到10 MHz的總線頻率的總線頻率 XOSC 低電壓振蕩器模塊低電壓振蕩器模塊，可軟件選擇晶體或者陶可軟件選擇晶體或者陶瓷諧振器（頻率范圍從瓷諧振器（頻率范圍從31.25 kHz到到38.4 kHz或者從或者從1 MHz到到16 MHz）起振，并且支持高達(dá)）起振，

2、并且支持高達(dá)20Mhz的有源的有源外部時鐘外部時鐘 計(jì)算機(jī)正確運(yùn)行計(jì)算機(jī)正確運(yùn)行(COP) 看門狗可選擇從專用的看門狗可選擇從專用的1 kHz內(nèi)部時鐘源或總線時鐘運(yùn)行內(nèi)部時鐘源或總線時鐘運(yùn)行3.2 時鐘電路設(shè)計(jì)時鐘電路設(shè)計(jì)3.2.1 MC9S08QG8內(nèi)部時鐘源時鐘源模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)時鐘源模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)31.25kHz1分頻16MHz2分頻8MHzFLL內(nèi)部時鐘源工作模式FEI：FLL engaged internal mode；FEE：FLL engaged external mode；FBI：FLL bypassed internal mode；FBILP：FLL bypassed intern

3、al low power mode；FBE：FLL bypassed external modeFBELP： FLL bypassed external low power modestop：FE或或FB：ICSOUT是否來自于鎖頻環(huán)，是否來自于鎖頻環(huán)，F(xiàn)E是，是，F(xiàn)B否否I或或E：IICSOUT來自外部，來自外部，EICSOUT來自內(nèi)部參考來自內(nèi)部參考LP：低功耗，低功耗，LP的模式下鎖頻環(huán)被禁止，此時可以給的模式下鎖頻環(huán)被禁止，此時可以給BDC模塊模塊供電的來自于供電的來自于FLL二分頻輸出的二分頻輸出的ICSLCLK不再存在。不再存在。Freescale內(nèi)部時鐘源內(nèi)部時鐘源控制寄存器內(nèi)部

4、時鐘源控制寄存器1 (ICSC1)7:6CLKSICSOUT時鐘源選擇00-選擇FLL輸出； 01-選擇內(nèi)部參考時鐘；10-選擇外部參考時鐘；11-保留,默認(rèn)為00.5:3RDIV鎖頻環(huán)輸入信號的分頻數(shù)，由于鎖頻環(huán)將輸入信號固定512倍頻輸出，要求鎖頻環(huán)輸入信鎖頻環(huán)輸入信號范圍是號范圍是31.25kHz到到39.0625kHz.該參數(shù)主要針對采用外部時鐘的情形，因?yàn)閮?nèi)部時鐘大約就是31.25kHz，缺省1分頻就行。由于39.0625k * 128 = 5M,因此要求外部時鐘不超過5MHz。0001分頻(復(fù)位缺省) 0012分頻0104分頻 0118分頻10016分頻 10132分頻11064分

5、頻 111128分頻2IREFS選擇FLL的輸入時鐘源：1-選擇內(nèi)部參考時鐘； 0-選擇外部參考時鐘1IRCLKEN內(nèi)部參考時鐘ICSIRCLK的使能控制1-ICSIRCLK允許；0-ICSIRCLK停止0IREFSTEN控制當(dāng)ICS進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)時內(nèi)部參考時鐘是否保持使能.1-如果IRCLKEN設(shè)置或者ICS在進(jìn)入停止前為FEI,FBI或者FBILP模式時,內(nèi)部參考時鐘保持使能.0-ICS進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)時，內(nèi)部參考時鐘也禁止。Freescale內(nèi)部時鐘源內(nèi)部時鐘源控制寄存器內(nèi)部時鐘源控制寄存器2 (ICSC2)7：6BDIVICSOUT輸出前的分頻數(shù):001分頻; 012分頻(復(fù)位時缺省狀態(tài));

6、104分頻; 118分頻.5RANG外部振蕩器頻率范圍選擇：1外部振蕩器為高頻范圍；0外部振蕩器為低頻范圍4HGO控制外部振蕩器電路工作在高增益狀態(tài)還是低功耗狀態(tài)：1高增益模式；0低功耗模式。3LP控制FLL旁路模式中，F(xiàn)LL是否禁止（低功耗）.1FLL在旁路狀態(tài)中被禁止（BDM背景調(diào)試模式除外）；0FLL在旁路狀態(tài)中仍然活動。2EREFS外部參考源模式選擇：1外部參考源為振蕩器；0外部參考源為整形后的時鐘；1ERCLKEN外部參考時鐘信號ICSERCLK（可用于RTI模塊）的使能控制1ICSERCLK活動；0ICSERCLK停止0EREFSTEN控制當(dāng)在ICS進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)時外部參考時鐘是否保

7、持使能：1如果ERCLKEN設(shè)置或者ICS在進(jìn)入停止前為FEI,FBI或者FBILP模式時,外部參考時鐘保持使能；0在停止中禁止外部參考時鐘。MC9S08JM60MC9S08JM32Frequency Range Select Selects the frequency range for the external oscillator or external clock source.1 High frequency range selected for the external oscillator of 1 MHz to 16 MHz (1 MHz to 40 MHz for exter

8、nal clock source)0 Low frequency range selected for the external oscillator of 32 kHz to 100 kHz (32 kHz to 1 MHz for external clock source)Freescale內(nèi)部時鐘源內(nèi)部參考時鐘調(diào)節(jié)寄存器內(nèi)部參考時鐘調(diào)節(jié)寄存器(ICSTRM) 該寄存器與 ICSSC的最低位FTRIM ，一共九位，用于調(diào)節(jié)內(nèi)部參考時鐘的周期。TRIM值越大，周期越長，頻率越低。經(jīng)過測試并調(diào)節(jié)好的TRIM值建議存儲在非易失FLASH的寄存器區(qū)中，比如0 xFFAE用于存儲TRIM的最低位，

9、而0 xFFAF則存儲高8位。存儲在FLASH寄存器區(qū)中的部分參數(shù)在上電時會自動拷貝到零頁相應(yīng)的寄存器中，但這里的TRIM數(shù)值需要在初始化階段手工操作，比如： extern volatile byte NVICSTRM 0 x0000FFAF; if (NVICSTRM != 0 xFF) ICSTRM = NVICSTRM;/ load trim value if location not blank Freescale內(nèi)部時鐘源內(nèi)部參考時鐘狀態(tài)與控制寄存器內(nèi)部參考時鐘狀態(tài)與控制寄存器(ICSSC)7:4保留位，保持為0。3:2CLKST時鐘源選擇指示，穩(wěn)定后應(yīng)該與ICSC1寄存器中的CLK

10、S一致，由于內(nèi)部時鐘同步延時的問題，建議修改CLKS后等待一定時間再讀取CLKST的狀態(tài)。00選擇FLL輸出. 01FLL旁路,選擇內(nèi)部參考時鐘.10FLL旁路,選擇外部參考時鐘. 11保留.1OSCINIT外部振蕩器穩(wěn)定狀態(tài)指示，一般與ICSC2中的EREFS配合使用。如果ERCLKEN置位，或者ICS工作于模式FEE,FBE或FBELP（也就是選擇外部時鐘模式），并且EREFS置位（即選擇振蕩器模式，該模式需要穩(wěn)定時間），則當(dāng)振蕩器穩(wěn)定后，OSCINIT置位。該狀態(tài)位只有當(dāng)ERCLKEN或者EREFS清除時,才被清除。0FTRIMICS內(nèi)部參考調(diào)整精度控制，置位FTRIM使得TRIM的調(diào)節(jié)

11、刻度變大，相反刻度變小，如需要微調(diào)，應(yīng)該清除該位。輸出時鐘的應(yīng)用情況輸出時鐘的應(yīng)用情況Freescale內(nèi)部時鐘源void main(void) unsigned char cnt1=0,cnt2=0; /EnableInterrupts; SOPT1 = 0 x43; /SOPT2 = 0 x0; PTBDD = 0 xff; for(;) if(cnt1+%10) = 0) cnt2+; ICSC2 = (cnt2%4)*64; PTBD_PTBD6 = 1; delay(200); PTBD_PTBD6 = 0; delay(200); /_RESET_WATCHDOG(); #incl

12、ude /* 中斷 */#include “derivative.h” /* 外設(shè)定義 */void delay(unsigned int cnt) unsigned int i,j; for(i=0;i=cnt;i+) for(j=0;j200;j+) asmnop 體驗(yàn)總線時鐘的變化體驗(yàn)總線時鐘的變化SOPT1外部時鐘電路設(shè)計(jì)外部時鐘電路設(shè)計(jì)可去掉可去掉MCUMCU被觸發(fā)復(fù)位后，系統(tǒng)作出如下反應(yīng)：被觸發(fā)復(fù)位后，系統(tǒng)作出如下反應(yīng)：l 停止當(dāng)前運(yùn)行的所有程序。停止當(dāng)前運(yùn)行的所有程序。l 大部分控制和大部分控制和狀態(tài)狀態(tài)寄存器強(qiáng)制置寄存器強(qiáng)制置為為初始初始值。值。l 從復(fù)從復(fù)位矢量位矢量處處(0

13、 xFFFE:0 xFFFF)(0 xFFFE:0 xFFFF)加加載載用用戶戶定定義義的程序人口的程序人口地址到程序地址到程序計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器器PC中，程序中，程序從從此此處開處開始始運(yùn)運(yùn)行行。l 屏屏蔽蔽片內(nèi)片內(nèi)I/O模模塊塊，I/OI/O管腳配置成通用管腳配置成通用，高阻高阻輸輸入入，其下其下拉功能被拉功能被屏屏蔽蔽。l 條條件代件代碼碼寄存器寄存器(CCR)(CCR)中的中的I I位置位置1 1， 屏屏蔽可蔽可屏屏蔽中蔽中斷斷。l 堆棧指針堆棧指針SP強(qiáng)制置強(qiáng)制置為為0 x00FF。 3.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位源復(fù)位源外部硬件復(fù)位和內(nèi)部軟件復(fù)位外部硬件復(fù)位和內(nèi)部軟件復(fù)位。 硬件復(fù)位

14、：硬件復(fù)位：由由reset管腳產(chǎn)生的低電平脈沖導(dǎo)致的管腳產(chǎn)生的低電平脈沖導(dǎo)致的復(fù)位，復(fù)位脈寬最小值復(fù)位，復(fù)位脈寬最小值100ns。 軟件復(fù)位：軟件復(fù)位：系統(tǒng)內(nèi)部檢測到復(fù)位源后觸發(fā)復(fù)位，系統(tǒng)內(nèi)部檢測到復(fù)位源后觸發(fā)復(fù)位，包括：包括： 低電壓檢測低電壓檢測(LVD) COP看門狗復(fù)位看門狗復(fù)位 非法的操作碼檢測非法的操作碼檢測 (ILOP) 非法的地址檢測非法的地址檢測(ILAD）3.3.1 復(fù)位功能復(fù)位功能位名稱功能描述7POR加電復(fù)位：上電檢測到電壓邏輯跳變將會導(dǎo)致復(fù)位0：復(fù)位不是POR產(chǎn)生 1：復(fù)位由POR產(chǎn)生6PIN外部管腳復(fù)位：外部復(fù)位管腳的有效低電平脈沖產(chǎn)生復(fù)位0：復(fù)位不是外部復(fù)位管腳產(chǎn)

15、生 1：復(fù)位來自外部復(fù)位管腳5COP計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行(COP)(COP)看門狗： COP看門狗計(jì)數(shù)器溢出產(chǎn)生復(fù)位。這個復(fù)位源可通過COPE=0屏蔽0：復(fù)位不是由COP溢出產(chǎn)生 1：復(fù)位由COP溢出產(chǎn)生4ILOP非法操作碼 ： 試圖執(zhí)行一個不可實(shí)現(xiàn)的或者非法的操作碼將產(chǎn)生復(fù)位0：復(fù)位不是由一個非法操作碼產(chǎn)生 1：復(fù)位由非法操作碼產(chǎn)生3ILAD非法地址：復(fù)位由試圖對非法的或不可實(shí)現(xiàn)的存儲器地址進(jìn)行訪問導(dǎo)致0：復(fù)位不是由非法地址產(chǎn)生 1：復(fù)位由非法地址產(chǎn)生1LVD低電壓監(jiān)測：如果LVDRE位置1和供電電壓小于LVD門檻電壓，將產(chǎn)生LVD復(fù)位。此位也能被POR置10：復(fù)位不是由LVD或者POR產(chǎn)生 1：

16、復(fù)位由LVD或POR產(chǎn)生復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器SRS：指示：指示MCU復(fù)位的原因復(fù)位的原因系系統(tǒng)背景調(diào)試強(qiáng)制復(fù)位寄存器統(tǒng)背景調(diào)試強(qiáng)制復(fù)位寄存器(SBDFR)(SBDFR)位位名稱名稱功能描述功能描述0 0BDFRBDFR背景背景調(diào)試強(qiáng)制復(fù)位調(diào)試強(qiáng)制復(fù)位：上位機(jī)可通過：上位機(jī)可通過背景調(diào)試串行背景調(diào)試串行命令如命令如WRITE_BYTWRITE_BYT能能強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位從而進(jìn)行程序強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位從而進(jìn)行程序調(diào)試調(diào)試。對此位寫對此位寫1 1強(qiáng)制一強(qiáng)制一次次MCUMCU復(fù)位復(fù)位。此位不能此位不能從從一個用戶程序來寫一個用戶程序來寫。使用背景調(diào)試時使用背景調(diào)試時，BKGDBKGD管腳管腳必必須在發(fā)送

17、須在發(fā)送WRITE_BYTEWRITE_BYTE命令后命令后馬上拉高馬上拉高。 注：BDFR只可通過串行背景調(diào)試命令而不能從用戶程序?qū)憽?3.3.2 COP看門狗看門狗 應(yīng)用軟件與期望的運(yùn)行不相符時，應(yīng)用軟件與期望的運(yùn)行不相符時， COP看門狗試圖強(qiáng)制系看門狗試圖強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位。看門狗中有一個計(jì)數(shù)器，為防止系統(tǒng)從統(tǒng)復(fù)位?？撮T狗中有一個計(jì)數(shù)器，為防止系統(tǒng)從COP器復(fù)器復(fù)位，應(yīng)用程序必須在計(jì)數(shù)器溢出前清空位，應(yīng)用程序必須在計(jì)數(shù)器溢出前清空COP計(jì)數(shù)器，亦稱計(jì)數(shù)器，亦稱為為“喂看門狗喂看門狗”。如果應(yīng)用程序丟失和。如果應(yīng)用程序丟失和COP計(jì)數(shù)器溢出，計(jì)數(shù)器溢出，將使系統(tǒng)復(fù)位。將使系統(tǒng)復(fù)位?？刂莆豢刂莆?/p>

18、時鐘源時鐘源COPCOP溢出值溢出值COPCLKSCOPCLKSCOPTCOPT0 00 01KHZ1KHZ2 25 5 周期周期(32ms)0 01 11KHZ1KHZ2 28 8周期周期(256ms)1 10 0總線總線2 21313周期周期 1 11 1總線總線2 21818周期周期 SOPT1（45頁）位名稱功能描述7COPE0：屏蔽COP看門狗定時器1：使能看門狗定時器6COPTCOPT和SOPT2中的COPCLKS確定了COP的時間溢出周期0：選擇短時間溢出周期1：選擇長時間溢出周期5STOPE0：屏蔽停止?fàn)顟B(tài)1：使能停止?fàn)顟B(tài)1BKGDPE背景調(diào)試狀態(tài)管腳使能位0：PTA4/ACM

19、PO/BKGD/MS 管腳作為PTA4或者ACM PO1：PTA4/ACMPO/BKGD/MS 管腳作為BKGD/MS0RSTPE復(fù)位管腳使能位0：PTA5/IRQ/TCLK/RESET管腳功能為PTA5, IRQ或者TCLK1：PTA5/IRQ/TCLK/RESET管腳工功能為RESETSTOP2 (46頁）位名稱功能描述7COPCLKSCOP看門狗時鐘選擇位，只能寫一次，決定COP看門狗的時鐘源0：內(nèi)部1kHz時鐘提供給COP1：總線時鐘提供給COP1IICPSIIC管腳選擇位，決定IIC模塊SDA和SCL管腳的位置0：SDA在PTA2上,SCL在PTA31：SDA在PTB6,SCL在PTB70ACIC模擬比較器輸出到輸入捕獲使能這位連接ACMP的輸出到TPM輸入通道00：ACMP輸出不連接到TPM輸入通道01：ACMP輸出連接到TPM輸入通道03.3.3 低電壓監(jiān)測系統(tǒng)（低電壓監(jiān)測系統(tǒng)（