3第三章单片机最小系统
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单片机原理与应用 Page 28
RS232 standard
RS232标准（1962） 出现的比TTL（1964） 还早 串行通信时，需要接 口转换芯片
用于实验系统与 PC进行串行通信
DB9
RS232
wk.baidu.com
MAX232
TTL/CMOS
Microcontroller
单片机原理与应用
Page 29
Typical BDM System
单片机原理与应用
Page 13
3.2 单片机基本硬件系统功能（续2）
2.A/D模块：16路8位、10位或12位，PTAD口； 3.CAN模块：支持CAN2.0A、B两种协议； 4.输入扑捉定时器： ①16位时钟，8预分频； ②8个16位输入捕捉或输出比较； ③一个16位脉冲累加器；
单片机原理与应用
12K SRAM
256K FLASEEPROM
HCS12 CPU
Internal Bus
SPI 2 or PWM CH 4-7 SPI 1 or PWM CH 0-3 BKP INT SPI 0
SIM CM BDM
MMI VREG CRG MEBI
ECT
SCI 0
SCI 1
PLL
PIT
ms CAN 4 or IIC
main(fad) { return(0); }
build
010010001 110010010 001010010
USB cable 用于调试
RS232 cable 用于串行通信
BDM
platform
单片机原理与应用
Page 37
《单片机原理与应用》教学团队
如何运行一个程序？ 软件运行环境
单片机原理与应用
单片机原理与应用
8 LED
Page 35
本章要点
一、引言 二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1） 四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2）
2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
3.2.3与PC连接
Computer CodeWarrior IDE
四、最小系统硬件电路设计（3.4）
五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2） 2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
3.4.1 HCS12 电源
CPU核心电压，内部产生
IO驱动及芯片工作电压
IO驱动及芯片工作电压
AD模块工作电压
AD模块参考电压 锁相环工作电压 内部产生 外部添加滤波电路 内部稳压模块配置端
1.最小系统板（3.2.2）
2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
3.2.2 最小系统板
Signal Power connector socket S12XS128 Reset button
Power socket
BDM connector RS232 DB9（SCI0） MAX232 LED Crystal
3.4.2 复位
初始化微控制器内部电路
将所有寄存器恢复成默认值 确认MCU的工作模式 禁止全局中断 关闭外设 将IO置为高阻输入状态 等待时钟振荡趋于稳定
从固定地址取得复位向量并开始执行指令
单片机原理与应用 Page 20
3.4.2 复位
有多种引起复位的因素，有相应的标志 位和向量（可以进行不同的初始化流程）
二、16位单片机（3.1）
三、硬件系统基本功能（3.2.1） 四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2） 2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
3.1 16位单片机
1.数据通道宽度16位；
2.数的范围: ①无符号0~65535； ②有符号-32768~32767； ③4位整数+12位分数
Clock tree
单片机原理与应用
Page 25
S12 Oscillator Layout
保护地环
C2 C1 Y1
R2
C3
时钟电路靠近MCU相应引脚 引线尽量短，尽量不加过孔 时钟电路
XTAL EXTAL
C4 PLL Filter
XFC
VSSPLL
VDDPLL RESET C7 VDDR VSSR
如果使用内部VREG，单一 +3.3V~+5V供电即可。
单片机原理与应用 Page 17
An example
单片机原理与应用
Page 18
An example
从内部VREG输出
工作电压输入 内部产生的锁相环工作电压 外部添加滤波电路 并提供给锁相环外部滤波引脚XFC
单片机原理与应用
Page 19
不可屏蔽
可屏蔽
单片机原理与应用
Page 22
低电压复位
单片机原理与应用
Page 23
3.4.3 HCS12时钟
XTAL，EXTAL间可以接入不同的振荡电路 形式和参数需要看具体器件文档 由XCLK配置决定使用何种模式(不同器件该引脚可能不同) XFC接入二阶低通滤波电路，用于内部压控振荡器去耦 单片机原理与应用 Page 24
前章复习
1.什么是MCU？特点。冯-诺依曼结构 2.MCU应用。 3.数制和编码。 4.CPU组成及工作原理概述： PC、SP、中断、复位、定时 、通信等等。 5.存储器与寄存器。 怎么能为我们工作呢？
单片机原理与应用 Page 1
第三章 单片机最小系统
吉林大学通信工程学院 单片机教学团队编写 2011.08
单片机原理与应用
本章要点
一、引言 二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1） 四、最小系统硬件电路设计（3.4）
五、最小系统介绍
1.最小系统板（3.2.2） 2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
本章要点
一、引言 二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1） 四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍
注意： 一定不能插反！！！
单片机原理与应用
Typical BDM System
RS232
BDM是采用了Freescale 公司新一代的S08 内核的带 USB 接口单片机MC9S08JM60 CLD。其USB 接口速度12M bps，在下载S19代码，调试 运行时速度较高。 如图是BDM调试器内部的 照片，右侧是USB标准B 型接 口，接用户的PC 端USB 主机 接口。左侧是6芯BDM 调试接 口，通过一个6芯的扁平电缆 连接用户目标板。
S X H I N Z V C Condition Codes Register Carry/Borrow (From MSB) Overflow Zero Negative (MSB = 1) I-Interrupt Mask Half Carry (For BCD) X-Interrupt Mask STOP Disable
单片机原理与应用
Page 34
实验目标板
Signal connector PWM D/A convert 7Seg Numeric LED
RS232 driver
keypad
SPI
I2C
Connect points switch Pulse generator Analog voltage generator
陈万忠 2012.10.09改版
单片机原理与应用
本章要点
一、引言 二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1） 四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2） 2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
本章要点
一、引言
二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1） 四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2） 2.与PC连接（3.2.3）
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CodeWarrior V5.1 开发工具使用入门
吉林大学通信工程学院 单片机教学团队编写 2011.08
陈万忠 2011.10.09改版
单片机原理与应用
本章要点
单片机原理与应用
引言
单片机最小系统： 所谓最小系统就是能够在上电时，单片 机正常工作的基本保障。 MCU正常工作时，最基本的外围配置： 时钟电路，复位电路，当然还有电源。 监控程序： Debug程序。 用户程序： 完成用户任务要求的应用程序。
单片机原理与应用 Page 5
本章要点
一、引言
单片机原理与应用
Page 12
16bit MCU Register file (11,12,S12)
7 15 15 15 15 5 PPAGE * 0 15 A 0 D X Y SP PC 7 7 B 0 8-Bit Accumulators A and B 0 or 16-Bit Double Accumulator D 0 Index Register X 0 Index Register Y 0 Stack Pointer 0 Program Counter 0
单片机原理与应用
Page 7
本章要点
一、引言 二、16位单片机（3.1）
三、硬件系统基本功能（3.2.1）
四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2） 2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
3.2 单片机基本硬件系统功能
片内模块
4K BYTES EEPROM
上电复位 电源丢失复位 外部产生的手动复位信号 时钟丢失引起的复位 看门狗复位 ………
单片机原理与应用
Page 21
3.4.2 复位
低电平复位 • Power-On Reset • Low voltage reset • External Hardware Reset 参见教材图3-20 • clock monitor reset • COP reset
PLL电源去耦
C5 C6
这部分电路对噪声敏感，周围尽量不要 布线。
星形连接 单点接入
C8
C9
电源去耦 Good isolation of PLL / Oscillator Power supply. C5 = 1nf, C6 = 100nF. Low impedance, no vias.
单片机原理与应用
Page 14
3.2 单片机基本硬件系统功能（续3）
5.PWM模块：8通道8位，或4通道16位，占空比 可编程； 6.串口模块：两个SCI，一个SPI，支持LIN协议； 7.中断模块：最多20个带位中断的引脚； 8.时钟模块。
单片机原理与应用
Page 15
本章要点
一、引言 二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1）
Page 26
3.4.4 RS232 standard
单片机原理与应用
Page 27
3.4.4 RS232 standard
简化的9芯D型接头信号定义（无应答方式）
1 2 3 5 6 7 8 9 4 protection ground RxD in TxD out GND DSR in RTS out CTS in DCD in DTR out RxD TxD GND DSR RTS CTS DCD DTR
(Receive Data) (Transmit Data ) (Ground) (Data Terminal Ready) (Require to Send) (Clear to Send)
(Data Carrier Detected)
(Data Set Ready)
No Handshake, should use XON/XOFF protocol,ASCII only
RS232 Target System BKGD unused (Vpp) GND RESET Vdd
BDM Host PC
USB接线
BDM（Background Debug Mode）调试器是专门为Freescale 公司的基于 HCS08，HCS12 和ColdFire V1 内核的处理器设计的，用USB口接PC机， 用于程序下载和实时调试。
ms CAN 3
ms CAN 2
ms CAN 1
ms CAN 0 or BDLC
PIM
AD0
AD1
PWM 8 CHAN
单片机原理与应用
Page 9
引脚1
调试 时钟，复位
系列
电源
单片机原理与应用
Page 10
引脚2
系列
单片机原理与应用
Page 11
3.2 单片机基本硬件系统功能（续1）
1.中央处理器： （1）中央处理器包括算术逻辑单元ALU、控制器 （前边讲了）； （2）寄存器组： ①16位累加器或8位累加器A和B； ②16位变址寄存器X和Y； ③16位堆栈指针SP； ④16位程序计数器PC； ⑤16位条件码寄存器CCR。
RS232 standard
RS232标准（1962） 出现的比TTL（1964） 还早 串行通信时，需要接 口转换芯片
用于实验系统与 PC进行串行通信
DB9
RS232
wk.baidu.com
MAX232
TTL/CMOS
Microcontroller
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Typical BDM System
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3.2 单片机基本硬件系统功能（续2）
2.A/D模块：16路8位、10位或12位，PTAD口； 3.CAN模块：支持CAN2.0A、B两种协议； 4.输入扑捉定时器： ①16位时钟，8预分频； ②8个16位输入捕捉或输出比较； ③一个16位脉冲累加器；
单片机原理与应用
12K SRAM
256K FLASEEPROM
HCS12 CPU
Internal Bus
SPI 2 or PWM CH 4-7 SPI 1 or PWM CH 0-3 BKP INT SPI 0
SIM CM BDM
MMI VREG CRG MEBI
ECT
SCI 0
SCI 1
PLL
PIT
ms CAN 4 or IIC
main(fad) { return(0); }
build
010010001 110010010 001010010
USB cable 用于调试
RS232 cable 用于串行通信
BDM
platform
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《单片机原理与应用》教学团队
如何运行一个程序？ 软件运行环境
单片机原理与应用
单片机原理与应用
8 LED
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本章要点
一、引言 二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1） 四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2）
2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
3.2.3与PC连接
Computer CodeWarrior IDE
四、最小系统硬件电路设计（3.4）
五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2） 2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
3.4.1 HCS12 电源
CPU核心电压，内部产生
IO驱动及芯片工作电压
IO驱动及芯片工作电压
AD模块工作电压
AD模块参考电压 锁相环工作电压 内部产生 外部添加滤波电路 内部稳压模块配置端
1.最小系统板（3.2.2）
2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
3.2.2 最小系统板
Signal Power connector socket S12XS128 Reset button
Power socket
BDM connector RS232 DB9（SCI0） MAX232 LED Crystal
3.4.2 复位
初始化微控制器内部电路
将所有寄存器恢复成默认值 确认MCU的工作模式 禁止全局中断 关闭外设 将IO置为高阻输入状态 等待时钟振荡趋于稳定
从固定地址取得复位向量并开始执行指令
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3.4.2 复位
有多种引起复位的因素，有相应的标志 位和向量（可以进行不同的初始化流程）
二、16位单片机（3.1）
三、硬件系统基本功能（3.2.1） 四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2） 2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
3.1 16位单片机
1.数据通道宽度16位；
2.数的范围: ①无符号0~65535； ②有符号-32768~32767； ③4位整数+12位分数
Clock tree
单片机原理与应用
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S12 Oscillator Layout
保护地环
C2 C1 Y1
R2
C3
时钟电路靠近MCU相应引脚 引线尽量短，尽量不加过孔 时钟电路
XTAL EXTAL
C4 PLL Filter
XFC
VSSPLL
VDDPLL RESET C7 VDDR VSSR
如果使用内部VREG，单一 +3.3V~+5V供电即可。
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An example
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An example
从内部VREG输出
工作电压输入 内部产生的锁相环工作电压 外部添加滤波电路 并提供给锁相环外部滤波引脚XFC
单片机原理与应用
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不可屏蔽
可屏蔽
单片机原理与应用
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低电压复位
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3.4.3 HCS12时钟
XTAL，EXTAL间可以接入不同的振荡电路 形式和参数需要看具体器件文档 由XCLK配置决定使用何种模式(不同器件该引脚可能不同) XFC接入二阶低通滤波电路，用于内部压控振荡器去耦 单片机原理与应用 Page 24
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1.什么是MCU？特点。冯-诺依曼结构 2.MCU应用。 3.数制和编码。 4.CPU组成及工作原理概述： PC、SP、中断、复位、定时 、通信等等。 5.存储器与寄存器。 怎么能为我们工作呢？
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第三章 单片机最小系统
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本章要点
一、引言 二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1） 四、最小系统硬件电路设计（3.4）
五、最小系统介绍
1.最小系统板（3.2.2） 2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
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一、引言 二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1） 四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍
注意： 一定不能插反！！！
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Typical BDM System
RS232
BDM是采用了Freescale 公司新一代的S08 内核的带 USB 接口单片机MC9S08JM60 CLD。其USB 接口速度12M bps，在下载S19代码，调试 运行时速度较高。 如图是BDM调试器内部的 照片，右侧是USB标准B 型接 口，接用户的PC 端USB 主机 接口。左侧是6芯BDM 调试接 口，通过一个6芯的扁平电缆 连接用户目标板。
S X H I N Z V C Condition Codes Register Carry/Borrow (From MSB) Overflow Zero Negative (MSB = 1) I-Interrupt Mask Half Carry (For BCD) X-Interrupt Mask STOP Disable
单片机原理与应用
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实验目标板
Signal connector PWM D/A convert 7Seg Numeric LED
RS232 driver
keypad
SPI
I2C
Connect points switch Pulse generator Analog voltage generator
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一、引言 二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1） 四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2） 2.与PC连接（3.2.3）
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一、引言
二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1） 四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2） 2.与PC连接（3.2.3）
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单片机原理与应用
本章要点
单片机原理与应用
引言
单片机最小系统： 所谓最小系统就是能够在上电时，单片 机正常工作的基本保障。 MCU正常工作时，最基本的外围配置： 时钟电路，复位电路，当然还有电源。 监控程序： Debug程序。 用户程序： 完成用户任务要求的应用程序。
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本章要点
一、引言
单片机原理与应用
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16bit MCU Register file (11,12,S12)
7 15 15 15 15 5 PPAGE * 0 15 A 0 D X Y SP PC 7 7 B 0 8-Bit Accumulators A and B 0 or 16-Bit Double Accumulator D 0 Index Register X 0 Index Register Y 0 Stack Pointer 0 Program Counter 0
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一、引言 二、16位单片机（3.1）
三、硬件系统基本功能（3.2.1）
四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2） 2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
3.2 单片机基本硬件系统功能
片内模块
4K BYTES EEPROM
上电复位 电源丢失复位 外部产生的手动复位信号 时钟丢失引起的复位 看门狗复位 ………
单片机原理与应用
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3.4.2 复位
低电平复位 • Power-On Reset • Low voltage reset • External Hardware Reset 参见教材图3-20 • clock monitor reset • COP reset
PLL电源去耦
C5 C6
这部分电路对噪声敏感，周围尽量不要 布线。
星形连接 单点接入
C8
C9
电源去耦 Good isolation of PLL / Oscillator Power supply. C5 = 1nf, C6 = 100nF. Low impedance, no vias.
单片机原理与应用
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3.2 单片机基本硬件系统功能（续3）
5.PWM模块：8通道8位，或4通道16位，占空比 可编程； 6.串口模块：两个SCI，一个SPI，支持LIN协议； 7.中断模块：最多20个带位中断的引脚； 8.时钟模块。
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一、引言 二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1）
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3.4.4 RS232 standard
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3.4.4 RS232 standard
简化的9芯D型接头信号定义（无应答方式）
1 2 3 5 6 7 8 9 4 protection ground RxD in TxD out GND DSR in RTS out CTS in DCD in DTR out RxD TxD GND DSR RTS CTS DCD DTR
(Receive Data) (Transmit Data ) (Ground) (Data Terminal Ready) (Require to Send) (Clear to Send)
(Data Carrier Detected)
(Data Set Ready)
No Handshake, should use XON/XOFF protocol,ASCII only
RS232 Target System BKGD unused (Vpp) GND RESET Vdd
BDM Host PC
USB接线
BDM（Background Debug Mode）调试器是专门为Freescale 公司的基于 HCS08，HCS12 和ColdFire V1 内核的处理器设计的，用USB口接PC机， 用于程序下载和实时调试。
ms CAN 3
ms CAN 2
ms CAN 1
ms CAN 0 or BDLC
PIM
AD0
AD1
PWM 8 CHAN
单片机原理与应用
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调试 时钟，复位
系列
电源
单片机原理与应用
Page 10
引脚2
系列
单片机原理与应用
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3.2 单片机基本硬件系统功能（续1）
1.中央处理器： （1）中央处理器包括算术逻辑单元ALU、控制器 （前边讲了）； （2）寄存器组： ①16位累加器或8位累加器A和B； ②16位变址寄存器X和Y； ③16位堆栈指针SP； ④16位程序计数器PC； ⑤16位条件码寄存器CCR。