Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С
Шрифт:
| Функциональные модули в составе МК | MC68HC912B32 | MC68HC12BE32 | MC68HC912BC32 | MC68HC12BC32 |
|---|---|---|---|---|
| Центральный процессор CPU12 | + | + | + | + |
| Системная магистраль | + | + | + | + |
| Память программ Flash 32Кб | + | + | ||
| Память программ однократно программируемая 32Кб | + | + | ||
| EEPROM 768 байт | + | + | + | + |
| ОЗУ 1 Кб | + | + | + | + |
| Модуль таймера TIM | + | + | + | + |
| Модуль аналого–цифрового преобразования ATD | + | + | + | + |
| Усовершенствованный модуль таймера ECT | + | + | + | + |
| Модуль широтно–импульсного модулятора PWM | + | + | + | + |
| Модуль контроллера асинхронного последовательного обмена SCI | + | + | + | + |
| Модуль
| + | + | + | + |
| Модуль контроллера последовательного обмена CAN | + | + | ||
| Модуль контроллера последовательного обмена BDLC | + | + | + | + |
| Сторожевой таймер COP | + | + | + | + |
| Модуль отладки BDM | + | + | + | + |
| Модуль делителя для низкочастотной синхронизации | + | + | + | + |
Рис. 1.7. Сравнительные характеристики микроконтроллеров семейства 68HC12B
1.4 Микроконтроллеры HCS12
Подобно семейству 68HC12, семейство HCS12 объединяет ряд микроконтроллеров с одинаковым процессорным ядром CPU HCS12, различающихся объемом резидентной памяти и набором периферийных модулей, интегрированных на кристалл МК. Различные модели МК в составе семейства имеют Flash память программ объемом до 512 Кб, оперативную память объемом до 12 Кб. Напряжение питания большинства моделей семейства — 5,0 В, что позволяет обеспечить электромагнитную совместимость в автомобильных применениях. Частота внутренней системной шины МК семейства HCS12 равна 25 МГц, что существенно увеличивает их производительность по сравнению с МК семейства 68HC12.
Все модели МК семейства HCS12 имеют в своем составе следующие функциональные блоки:
• Оперативное запоминающее устройство и постоянное запоминающее устройство трех типов: Flash, EEPROM, масочного типа;
• Порты с двунаправленными линиями ввода/вывода;
• Модуль таймера с 16–разрядным счетчиком временной базы и 8 каналами захвата/сравнения;
• Подсистему последовательного обмена с несколькими контроллерами ввода/вывода различных стандартов (SCI, SPI, CAN и др.);
• Модуль АЦП с 8–и или 10–разрядным представлением результата;
• Модуль ШИМ с разрешением 8 или 16 разрядов.
Структура МК MC9S12DP256B представлена на рис. 1.8. Обратите внимание, что большая часть периферийных модулей этого МК аналогична модулям микроконтроллеров семейства 68HC12. От ранее рассмотренного МК MC68HC912B32 микроконтроллер DP 256 отличает увеличенный до 256 кб объем Flash памяти программ, наличие в его составе модуля усовершенствованного таймера ECT, двух 8–канальных модулей аналого–цифрового преобразования ATD, пяти контроллеров интерфейса информационной сети в стандарте CAN.
Рис. 1.8. Структура микроконтроллера MC9S12DP256B
1.4.1. Семейство HCS12
Семейство HCS12 объединяет более 30 моделей МК. Однако мы не хотим концентрировать внимание читателя на изучении модельного ряда HCS12, поскольку детальное знание различных представителей семейства необходимо при профессиональной деятельности. А в процессе обучения мы наоборот, хотим использовать общность структуры и режимов работы функциональных модулей МК 68HC12 и HCS12. Поэтому в рамках этого первого знакомства с семейством HCS12 ограничимся рассмотрением системы условных обозначений МК и кратким обзором структуры некоторых МК семейства.
1.4.2. Обозначения МК
Каждая модель МК в составе семейства 68HC12/HCS12 имеет собственное сокращенное обозначение. Это обозначение используется для маркировки корпуса МК и при заказе ИС МК у производителя. Система сокращенных обозначений для МК семейства 68HC12 и HCS12 представлена на рис. 1.9. Обратите внимание, что каждое поле в сокращенной записи отражает определенную техническую характеристику изделия. В перечень технических характеристик входят не только структура МК и частота тактирования (функциональные характеристики), но и тип корпуса, диапазон рабочих температур, т.е. характеристики, связанные с конструктивным исполнением и условиями эксплуатации конечного изделия.
Рис. 1.9. Система обозначений МК семейства 68HC12/HCS12
1.4.3. Модельный ряд HCS12
В настоящее время компания Motorola/Freescale Semiconductor выпускает около 40 МК с процессорным ядром HCS12 (рис. 1.10 [1] ). Традиционно для Motorola/Freescale Semiconductor все МК одного семейства группируются в серии по схожести периферийных устройств. Внутри серии МК различаются объемом резидентной памяти и числом линий портов ввода/вывода. Все МК семейства HCS12 внутри одной серии совместимы по выводам корпусов, благодаря чему на печатную плату можно установить МК с большей памятью без изменения платы.
1
таблица рис. 1.10 была дополнена авторами перевода с учетом выпущенных в 2005–2006 г.г. новых моделей МК семейства HCS12.
| Тип МК | ПЗУ FLASH, байты | ОЗУ, байты | EEPROM, байты | Число линий ввода/вывода | Контроллеры последовательных интерфейсов | Таймер Число каналов/разрядность | АЦП Число каналов/разрядность | Модуль ШИМ Число каналов/разрядность | Специальные модули *) | Частота шины CPU, МГц | Напряжение питания, В |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Серия А | |||||||||||
| MC9S12A32 | 32000 | 4096 | 1024 | 91 | IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | 25 | 5 | |
| MC9S12A64 | 65536 | 4096 | 1024 | 59 91 | IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 7/8 8/8 | 25 | 5 | |
| MC9S12A128 MC9S12A128B | 131072 | 8192 | 2048 | 59 91 | IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | EBUS | 25 | 5 |
| MC9S12A256B | 26144 | 12288 | 4096 | 59 91 | IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 2/10 3/10 8/10 | 4/16 8/8 | EBUS | 25 | 5 |
| MC9S12A512 | 512000 | 4096 | 1024 | 59 | IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 16/10 | 7/8 | 25 | 5 | |
| Серия С | |||||||||||
| MC9S12C32 | 32000 | 2000 | нет | 60 | CAN SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 6/8 | LVI | 16 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12C64 | 64000 | 4000 | нет | 60 | CAN SCI SPI | 8/16 | 8 | 6/8 | LVI | 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12C96 | 96000 | 4000 | нет | 60 | CAN SCI SPI | 8/16 | 8 | 6/8 | LVI | 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12C128 | 128000 | 4000 | нет | 60 | CAN SCI SPI | 8/16 | 8 | 6/8 | LVI | 25 | 3,3 5,0 |
| Серия D | |||||||||||
| MC9S12D32 | 32000 | 4096 | 1024 | 91 | CAN IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | 25 | 5,0 | |
| MC9S12D64 | 65536 | 4096 | 1024 | 59 91 | CAN IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 7/8 8/8 | 25 | 5,0 | |
| MC9S12DJ64 | 65536 | 4096 | 1024 | 59 91 | CAN IIC J1850 2 SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 7/8 8/8 | 25 | 5,0 | |
| MC9S12DB128 | 131072 | 8192 | 2048 | 91 | BYTE-FLIGHT 2 CAN 2 SCI 2 SPI | 8/16 | 16/10 | 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DB128B | 131072 | 8192 | 2048 | 91 | BYTE-FLIGHT CAN 2 SCI 2 SPI | 8/16 | 16/10 | 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DG128 MC9S12DG128B | 131072 | 8192 | 2048 | 59 91 | 2 CAN IIC 2 SCI SCP 2 SPI | 7/16 8/16 | 16/10 | 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DG256B | 26144 | 12288 | 4096 | 91 | 2 CAN IIC 2 SCI 2 SPI | 8/16 | 16/10 | 4/16 8/8 | EBUS LVI | 25 | 5,0 |
| MC9S12DJ128 MC9S12DJ128B | 131072 | 8192 | 2048 | 59 91 | 2 CAN IIC J1850 2 SCI 2 SPI | 7/16 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DJ256B | 262144 | 12288 | 4096 | 59 91 | 2 CAN IIC J1850 2 SCI 3 SPI | 7/16 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DP256B | 262144 | 12288 | 4096 | 91 | 5 CAN IIC J1850 2 SCI 3 SPI | 8/16 | 16/10 | 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DP512 | 512000 | 12288 | 4096 | 91 | 5 CAN IIC J1850 2 SCI 3 SPI | 8/16 | 16/10 | 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DT128 MC9S12DT128B | 131072 | 8192 | 2048 | 91 | 3 CAN IIC 2 SCI 2 SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DT256B | 262144 | 12288 | 4096 | 91 | 3 CAN IIC 2 SCI 2 SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | EBUS LVI | 25 | 5,0 |
| Серия E | |||||||||||
| MC9S12E64 | 65536 | 4096 8192 | нет | 59 91 | IIC 3 SCI SPI | 4/16 | 16/10 | 6/8 | PWMF 2 DAC | 25 | 5,0 |
| Серия G | |||||||||||
| MC9S12GC16 | 16000 | 2000 | нет | 60 | SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 6/8 | LVI | 16 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12GC32 | 32000 | 2000 | нет | 60 | SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 6/8 | LVI | 16 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12GC64 | 64000 | 4000 | нет | 60 | SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 6/8 | LVI | 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12GC96 | 96000 | 4000 | нет | 60 | SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 6/8 | LVI | 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12GC128 | 128000 | 4000 | нет | 60 | SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 6/8 | LVI | 25 | 3,3 5,0 |
| Серия H | |||||||||||
| MC9S12H128 | 131072 | 6000 | 4096 | 99 | 2 CAN IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 16/10 | 4/16 8/8 | EBUS LVI LCD 32x4 MC 24 | 16 | 5,0 |
| MC9S12H256 | 262144 | 12288 | 4096 | 99 | 2 CAN IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 16/10 | 4/16 8/8 | EBUS LVI | 16 | 5,0 |
| Разные
| |||||||||||
| MC9S12NE64 | 64000 | 8000 | нет | 48 80 | Ethernet IIC 2 SCI SPI | 4/16 | 8/10 | нет | RTI | 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12T64 | 65536 | 2048 | 2048 | SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | 5,0 | |||
| MC9S12UF32 | 32768 | 3584 | нет | 75 | SCI USB 2.0 | 8/16 | 30 | 5,0 |
Рис. 1.10. Технические характеристики МК семейства HCS12
Примечание:
EBUS — модуль интерфейса внешней магистрали;
LVI — модуль контроля за пониженным напряжением питания;
RTI — модуль меток реального времени;
PWMF — модуль специализированного генератора для управления силовыми коммутаторами в электроприводе;
DAC — модуль одноканального ЦАП;
LCD 32x4 — контроллер управления ЖКИ-дисплеем (4 группы по 32 сегмента);
MC 24 — 24 выхода с повышенной токовой нагрузкой для управления маломощными шаговыми электродвигателями.
Сегодня в состав семейства HCS12 входят 6 серий. Серия А — МК общего применения с тремя типами относительно простых контроллеров последовательных интерфейсов. Серии С и CG — недорогие модели без EEPROM, способные работать при пониженном напряжении питания. Серия D, объединяющая наибольшее число МК, ориентирована на использование в CAN–приложениях. Отдельные модели содержат до 5 CAN–контроллеров на кристалле! Серия E — МК с встроенным ШИМ–генератором для управления электроприводом. Серия H — специализированные МК для управления приборными панелями автомобилей, содержат драйверы шаговых двигателей стрелочных индикаторов и контроллер управления ЖК–индикатором. Указанная производителем специализация не препятствует использованию этих МК в устройствах другого типа с многофункциональными приборными панелями. Три последних МК в таблице рис. 1.10 — родоначальники новых серий. Среди них особенно интересен МК HC9S12NE64 c контроллером 10/100 Ethernet на кристалле.