文件名称：嵌入式系统设计实战.王宜怀(带详细书签).pdf
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更新时间：2022-02-22 19:04:06
嵌入式 微控制器 单片机 系统设计
《嵌入式系统设计实战:基于飞思卡尔S12X微控制器》以飞思卡尔半导体公司（原摩托罗拉半导体部）16位S12X系列微控制器中MC9S12XS128为蓝本阐述嵌入式系统的软件与硬件设计。全书共11章，其中第1章阐述嵌入式系统的知识体系、学习误区与学习建议。第2章给出XS128硬件最小系统，并简要介绍S12XCPU（CPU12X）。第3章给出第一个样例程序及CodeWai·“or工程组织，完成第一个S12X工程的入门。第4章给出基于硬件构件的嵌入式系统开发方法。第5章阐述串行通信接口SCI，并给出第一个带中断的实例。1～5章介绍了学习一个新MCU完整要素（知识点）的入门。6～12章分别介绍GPIO的应用（键盘、LED及LCD）、定时器（含PWM）、串行外设接口SPI、Flash存储器在线编程、CAN总线、A/D转换及S12XS128其他模块等。附录给出相关资料。《嵌入式系统设计实战:基于飞思卡尔S12X微控制器》涉及的实例源程序、辅助资料、相关芯片资料及常用软件工具，可在北航出版社下载中心或苏州大学飞思卡尔嵌入式系统研发中心网站下载。《嵌入式系统设计实战:基于飞思卡尔S12X微控制器》可供大学有关专业的高年级学生和研究生用作教材或参考读物，也可供嵌入式系统开发与研究人员用作参考和进修资料。 第1章 概述 1 1.1 嵌入式系统定义、由来及特点 1 1.1.1 嵌入式系统的定义 1 1.1.2 嵌入式系统的由来及其与微控制器的关系 2 1.1.3 嵌入式系统的特点 3 1.2 嵌入式系统的知识体系、学习误区及学习建议 4 1.2.1 嵌入式系统的知识体系 4 1.2.2 嵌入式系统的学习误区 5 1.2.3 基础阶段的学习建议 8 1.3 嵌入式系统常用术语 10 1.3.1 与硬件相关的术语 10 1.3.2 与通信相关的术语 11 1.3.3 与功能模块及软件相关的术语 12 1.4 嵌入式系统常用的C语言基本语法 13 第2章 S12X系列MCU硬件最小系统及CPU12X 26 2.1 S12X系列MCU概述及型号标识 26 2.1.1 S12X系列MCU概述 26 2.1.2 S12X系列MCU型号标识 28 2.2 S12X系列MCU的功能及存储器映像 29 2.2.1 S12X系列MCU的功能 30 2.2.2 S12X系列MCU的存储器映像及特点 31 2.3 XS128的引脚功能及硬件最小系统 36 2.3.1 XS128（80引脚QFP封装）的引脚功能 37 2.3.2 XS128的硬件最小系统 40 2.3.3 硬件最小系统的焊接与测试步骤 43 2.4 CPU12X的内部寄存器 44 2.5 CPU12X的寻址方式 47 2.6 CPU12X指令系统概要 51 2.6.1 数据传送类指令 53 2.6.2 算术运算类指令 56 2.6.3 逻辑运算类与位操作类指令 60 2.6.4 程序控制类指令 63 2.6.5 其他类指令 71 2.7 CPU12X汇编语言基础 72 2.7.1 S12X汇编源程序格式 72 2.7.2 S12X汇编语言伪指令 74 第3章 第一个样例程序及CodeWarrior工程组织 77 3.1 通用I/O接口基本概念及连接方法一 77 3.2 XS128的GPIO寄存器与GPIO构件封装 79 3.2.1 XS128的GPIO寄存器 79 3.2.2 GPIO的简单编程方法 83 3.3 CodeWarrior开发环境与S08/S12/ColdFire三合一写入器 84 3.3.1 CodeWarrior开发环境简介与基本使用方法 85 3.3.2 S08/S12/ColdFire三合一写入器 86 3.3.3 MC9S12XS128硬件评估板 87 3.4 CW环境C语言工程文件的组织 87 3.4.1 工程文件的逻辑组织结构 88 3.4.2 工程文件的物理组织结构 90 3.4.3 系统启动及初始化相关文件 91 3.4.4 芯片初始化、主程序、中断程序及其他文件 98 3.4.5 机器码文件（s19文件）的简明解释 101 3.4.6 lst文件与map文件 103 3.4.7 如何在CW环境下新建一个S12工程 105 3.5 第一个C语言工程：控制小灯闪烁 105 3.5.1 GPIO构件设计 106 3.5.2 Light构件设计 113 3.5.3 Light测试工程主程序 115 3.5.4 理解第一个C工程的执行过程 116 3.6 第一个汇编语言工程：控制小灯闪烁 117 3.6.1 汇编工程文件的组织 118 3.6.2 Light构件汇编程序 122 3.6.3 Light测试工程主程序 124 3.6.4 理解第一个汇编工程的执行过程 126 第4章 基于硬件构件的嵌入式系统开发方法 129 4.1 嵌入式系统开发所遇到的若干问题 129 4.2 嵌入式硬件构件的基本思想与应用方法 130 4.3 基于硬件构件的嵌入式系统硬件电路设计 131 4.3.1 设计时需要考虑的基本问题 131 4.3.2 硬件构件化电路原理图绘制的简明规则 133 4.3.3 实验PCB板设计的简明规则 135 4.4 基于硬件构件的嵌入式底层软件构件的编程方法 139 4.4.1 嵌入式硬件构件和软件构件的层次模型 139 4.4.2 底层构件的实现方法与编程思想 140 4.4.3 硬件构件及底层软件构件的重用与移植方法 141 第5章 串行通信接口SCI 144 5.1 异步串行通信的通用基础知识 144 5.1.1 串行通信的基本概念 145 5.1.2 RS-232总线标准 146 5.1.3 TTL电平到RS-232电平转换电路 148 5.1.4 串行通信编程模型 149 5.2 SCI模块的编程寄存器 150 5.3 SCI编程实例 155 5.3.1 SCI初始化与收发编程的基本方法 156 5.3.2 SCI构件设计与测试实例 157 5.4 XS128的中断源与第一个带有中断的编程实例 166 5.4.1 中断与异常的通用知识 166 5.4.2 XS128的中断机制 166 5.4.3 XS128的中断编程方法 171 5.4.4 XS128的中断优先级编程实例 173 第6章 GPIO的应用实例：键盘、LED与LCD 175 6.1 键盘技术概述 175 6.1.1 键盘模型及接口 175 6.1.2 键盘编程的基本问题 177 6.1.3 键盘构件设计与测试实例 178 6.2 LED技术概述 184 6.2.1 扫描法LED显示编程原理 184 6.2.2 LED构件设计与测试实例 186 6.3 LCD技术概述 191 6.3.1 LCD的特点和分类 191 6.3.2 点阵字符型液晶显示模块 193 6.3.3 HD44780 193 6.3.4 LCD构件设计与测试实例 199 第7章 定时器相关模块 207 7.1 计数／定时器的基本工作原理 207 7.2 定时器模块的基本编程方法与实例 208 7.2.1 定时器模块计时功能的基本寄存器 210 7.2.2 定时器构件设计与测试实例 212 7.3 定时器模块输入捕捉功能的编程方法与实例 216 7.3.1 输入捕捉的基本含义 216 7.3.2 输入捕捉的寄存器 217 7.3.3 输入捕捉构件设计与测试实例 218 7.4 定时器模块输出比较功能的编程方法与实例 221 7.4.1 输出比较的基本知识 222 7.4.2 用于输出比较功能的相关寄存器 222 7.4.3 输出比较构件设计与测试实例 224 7.5 定时器模块脉冲累加功能的编程方法与实例 226 7.5.1 脉冲累加的基本知识 226 7.5.2 脉冲累加功能的相关寄存器 227 7.5.3 脉冲累加器构件设计 228 7.6 脉宽调制模块 231 7.6.1 PWM工作原理 231 7.6.2 XS128的PWM的特点及模块框图 232 7.6.3 脉宽调制模块PWM相关寄存器 233 7.6.4 PWM构件设计及测试实例 236 7.7 周期中断定时器模块PIT 243 7.7.1 PIT模块功能描述 243 7.7.2 PIT模块的编程寄存器 245 7.7.3 PIT构件设计与测试实例 248 第8章 A/D与SPI 252 8.1 A/D通用知识 252 8.1.1 A/D的基本问题 252 8.1.2 A/D转换器 253 8.1.3 A/D转换常用传感器简介 254 8.1.4 电阻型传感器采样电路设计 255 8.2 A/D模块的编程寄存器 257 8.3 A/D模块编程方法与实例 264 8.3.1 A/D模块基本编程方法 264 8.3.2 A/D构件设计与测试实例 265 8.4 SPI的基本工作原理 270 8.4.1 SPI基本概念 270 8.4.2 SPI的数据传输 272 8.4.3 SPI模块的时序 272 8.4.4 模拟SPI 276 8.5 SPI模块的编程寄存器 276 8.6 SPI构件设计与测试实例 282 第9章 Flash存储器在线编程 289 9.1 S12X系列MCU的Flash存储器的特点及分页机制 289 9.1.1 S12X系列MCU的Flash存储器的特点 290 9.1.2 XS128的Flash存储器分页机制 290 9.2 Flash存储器编程方法 295 9.2.1 Flash存储器编程的基本概念 295 9.2.2 Flash存储器的编程寄存器 296 9.2.3 FCCOB-NVM命令模式 300 9.2.4 Flash存储器的编程步骤 301 9.3 D-Flash在线编程 303 9.4 P-Flash在线编程 308 9.5 Flash存储器的保护特性和安全性 313 9.5.1 Flash存储器的配置区域 313 9.5.2 Flash存储器的保护特性 314 9.5.3 Flash存储器的安全性 317 第10章 CAN总线 321 10.1 CAN总线通用知识 321 10.1.1 CAN总线协议的历史概况 321 10.1.2 CAN硬件系统的典型电路 321 10.1.3 CAN总线的有关基本概念 324 10.1.4 帧结构 327 10.1.5 位时间 331 10.2 MSCAN模块简介 332 10.2.1 MSCAN特性 333 10.2.2 报文存储结构、标识符验收过滤与时钟系统 334 10.2.3 CAN模块的主要运行模式、低功耗选项、中断与响应 341 10.3 MSCAN模块的内存映射及寄存器定义 345 10.3.1 MSCAN模块内存映射 345 10.3.2 MSCAN模块寄存器 346 10.4 MSCAN模块双机通信测试实例 360 10.4.1 测试模型 360 10.4.2 编程要点 360 10.4.3 CAN模块底层构件设计 361 10.4.4 测试操作要点 374 10.5 MSCAN模块的自环通信实例 374 10.5.1 测试模型 374 10.5.2 编程要点及设计代码 374 第11章 系统时钟与其他功能模块 378 11.1 时钟与复位产生模块概述 378 11.1.1 锁相环技术 378 11.1.2 CRG模块框图 380 11.1.3 CRG模块的工作模式 381 11.1.4 XS128内部锁相环结构 383 11.2 XS128的CRG模块的初始化 384 11.2.1 XS128的CRG模块寄存器 384 11.2.2 初始化编程方法与实例 389 11.3 CRG模块的其他功能 392 11.3.1 CR*生复位信号 392 11.3.2 中断 397 11.4 XS128的IRQ、XIRQ引脚、RTIBRK及SWI中断 398 11.4.1 IRQ与XIRQ引脚中断 398 11.4.2 实时中断 398 11.4.3 调试模块DBG与软件中断SWI指令 399 附录A XS128的映像寄存器 400 附录B S08/S12/ColdFireBDM简明使用方法 410 附录C 常见实践问题集锦 414 附录D XS128的C语言函数库 417 附录E XS128的中断源与中断向量表 421 参考文献 424