飞思卡尔单片机结构

Flash的突发模式编程
通常，执行编程或擦除命令时，FLASH阵列相关的电荷泵 打开，以对阵列提供高电压。完成该命令之后，电荷泵关 闭。突发编程命令用来对连续的字节进行编程，与使用标 准编程命令比较，它需要更少的时间。因为突发编程命令 不需要关闭两次编程操作之间加在FLASH阵列上的高电 压。在完成突发编程操作之后，如果同时满足以下两个条 件时电荷泵不会关闭： 在本次编程操作完成之前，下次编程命令已经排队等候。 下次编程字节与本次编程字节在同一行。 FLASH存储器中的一行由64个字节组成，每一行字节的 低6位从000000—111111依次递增。在突发模式中编程一 系列连续字节中的第一个字节所花的时间与正常模式编程 一个字节的时间相同，后续字节将以突发模式编程。若下 一个连续地址在另一行，则字节按标准模式编程。

复位方式 外部复位电路（如前） 内部复位源触发： 低电压监测（LVD）；COP看门狗；非法操 作码监测（ILOP）；非法的地址检测（ILAD）； 在BDM调试中触发背景调试强制复位源复位。
下载调试电路BDM


片内嵌入式背景调试控制器（BDC）和调 试模块（DBG)组成，单线连接； RS232(USB)MCU BDM插槽
1、CPU
2、总线（BUS）：信息传送的公共通道

地址总线（AB）：单向，用来传送CPU输出的地 址信号，确定被访问的存储单元、I/O端口。（8位 字长的MPU一般 AB为16条） 数据总线（DB）：双向，传送数据信息和指令码。 （一般与MPU字长相同，8位MPU一般DB为8条）


控制总线（CB）：双向，传送各种控制信号，如
MC/XC/PC/KMC/KXC 9-FLASH/0-ROM 60-模拟存储 X-温度 XX-封装，E-无铅

性能比较
闪存1/2/4/8/16/32/…256K; RAM 63/128/256/512/……8KB 定时器 1/2/3/4个； I/O 4/6/14/30/……70 通信口SCI/SPI/I2C/LCD/CAN/USB 工作电压：1.8~3.6/2.7~5.5V……


微型计算机的组成 软件：OS/AS/……. 硬件：CPU/MB/LCD/KB/……. 微型计算机的发展 微型计算机的工作原理

硬件DIY（机箱）
计算机内部基本组成
地址总线 AB
CPU
运算器
存 储 器
I/O 接 口
输 入 设 备
I/O 接 口
输 出 设 备
控制器
数据总线 DB
控制总线 CB
总线——连接多个功能部件的一组公共信号线

二、数制及数制间的转换
（一）计算机中的数制
1、十进制 （Decimal) 0~9 10D 2、二进制（Binary) 0、1 %1010 3、十六进制（Hexadecimal） 0～9、A、B、C、D、E、F
$0A
（二）数制间的转换
单片机基础


概念 MCU（micro-controller) SCU (single chip unit) Soc ( System on chip) 位数：481632 主要名词
读／写信号、中断请求、中断响应等
3、存储器和I/O接口
（1）存储器
内存直接与三总线相连，其内容可直接被CPU访问，
容量小，速度快
外存通过I／O接口与三总线相连，其内容一般先
传入内存，然后被CPU访问，容量大，速度慢
常用数制和编码

1．位和字节

位（bit）：指的是取值只能为0或1的一个二 进制数值位。记作b 字节（byte）：由8位二进制位组成，通常用 作计算存储容量的单位。记作B K（kelo），1K=1024=210 M（mega），1M=1024K=220 G（giga），1G=1024M=230 T（tera），1T=1024G=240
寄存器地址和位分配
寄存器



RAM：容量小，一般256B，存中间结果、 临时数据，有动态和静态之分； Flash：长期保持数据，擦写>1万次，程序 存储，容量大（8K/16K/…….)，在线编程， 块保护，保密性，自动断电； Flash中&FFC0-FFFF为复位和中断时的入口 地址，在中断响应时，自动将中断地址装 入程序计数器，使程序转向该单元地址。
复位和中断入口地址
非易失寄存器

非易失寄存器包括8字节的后门钥匙，能够 选择性的用来获得对加密存储资源的访问。
编程和擦除时间

对FLASH进行编程和擦除之前，必须设置Flash时钟分频寄存器FCDIV， 使得总线时钟被分频后得到的Flash时钟fFCLK为150 kHz到200 kHz之间。 由于FCDIV只能写一次，因此一般在初始化期间进行，而且如果状态寄 存器FSTAT 中的出错标志FACCERR被置位时，将无法设置FCDIV。下 图是设置fFCLK为200kHz时，编程与擦除所需时间。
Flash块保护



块保护功能可以防止被保护的FLASH区域被意外擦除或更改。保护的区域设置由寄存 器FPROT决定，而FPROT不能被用户程序修改，该高页面寄存器的数值是复位后自 动从FLASH寄存器NVPROT中拷贝过来的。块保护的区域是最高地址0xFFFF往低地 址512字节的整数倍。由于NVPROT位于地址最高的，可保护的第一个512字节块里， 只要启动块保护，寄存器NVPROT自己也被保护起来，不能被用户程序访问。由于寄 存器FPROT的内容可被BDC修改，因此BDC可以先将FPROT设置成无保护状态，然 后就可以擦除、重编程被保护的FLASH块了。 编程中为了允许块保护，需要配置NVPROT寄存器，将其高7位（FPS7-FPS1）设 为最后一个未被保护的字节地址的高7位。例如,为了保护存储器中最后的1536（3*512） 个字节(地址从0xFA00到0xFFFF)，则最后一个未被保护的地址是0xF9FF。所以寄存器 NVPROT的高7位需设置为1111 100，同时，NVPROT中的0位（FPDIS）必须写为0， 以确保块保护。因此NVPROT必须写入0xF8以保护最后的3块FLASH页。 块保护功能的一个应用，就是保护监控程序不被破坏
BKGD
GND NC REST NC VDD
BDM
寄存器与片内存储器


存储器： ROM、RAM、FLASH 哈佛结构（分开） 普林斯顿结构（共用） MC9S08QG8存储器配置 数据存储器RAM，flash，寄存器 （直接页面寄存器00-5F) ( 高页面寄存器1800-184F) (非易失寄存器FFB0-FFBF)
飞思卡尔单片机结构

飞思卡尔8位单片机MC9S08
MC9S08QG8的基本组成
MC9S08QG8引脚及功能
PTA[0:5] PTA5输入；PTA4输出；PTB[0:7] 通用I/O
Pin介绍


电源：VCC/VSS，1.8~5.5V 复位 PAT5/IRQ/TCLK/REST共用，低电平有效， STOP1(RSTPE=1) 背景/状态选择 PAT4、ACMP0/BKGD/MS STOP1(BKGDPE=1), 背景调试通信 通用I/O和外围接口 12个（PTA0~3;PTB0~7;PTA4(出);PTA5(入)) 多功能复用（定时器,SCI,ADC,KEY) *驱动与上拉输出

Flash编程中的错误 （错误标志FACCERR ）



• 未设置FCDIV，得到合理的内部FLASH时钟之前，对FLASH某地址写数。 •FCBEF（命令缓冲空）标志位未设置的情形下，对FLASH写数。 •提交命令之前多次对FLASH某地址写数据。 •提交命令之前多次写FCMD寄存器。 •对FLASH某地址写数据后，不是接着写FCMD，而是其他控制寄存器。 •对FCMD写入的不是5个命令(0x05, 0x20, 0x25, 0x40, or 0x41)之一。 •写完FCMD之后不是去写FSTAT以清除FCBEF并提交命令，而是操作其他 FLASH 控制寄存器。 •正对FLASH编程或擦除时，MCU突然进入stop模式时。 •当MCU设置了安全保护，BDC对FLASH只能执行空检查和整体擦除命令，如 果此 时BDC试图执行字节编程、突发编程、页擦除命令(0x20、0x25、0x40)时会 出错。 • 对FCBEF写0以取消当前设置命令的执行时，会设置出错标志。
引脚复用时各引脚的优先级
MC9S08QG8单片机最小系统
电源电路 时钟电路 调试头 复位电路
系统详解

wenku.baidu.com

电源： 宽电源设计，内部自动稳压。1.8~3.6V 时钟电路： ICS内部时钟源，16MHz XOSC外部时钟，可达20MHz 计算机正确运行COP看门狗时钟
复位电路设计

复位功能
当前程序停止；大部分寄存器复位初始值； 屏蔽片内I/O模块，I/O变为通用高阻输入； 屏蔽可屏蔽中断CCR(I=1); 堆栈指针SP强制为$00FF;
主要内容


基于微处理器的应用（医学） 微型计算机组成、发展及工作原理 单片机系统及结构 引脚配置及功能 外围硬件组成 常用电路设计 存储器配置 最小单片机系统
数据采集系统结构
模拟信号与数字信号的连接
生物医学信号采集与系统
core
血压计
心电图与便携式心电机
脉搏血氧监测仪
MCU
微型计算机的组成、发展
微机原理课程



主要内容 讲述单片机的结构，系统，程序设计和应用。 课程安排 1-4周理论教学，5-8周金工实习， 9-20周理论教学，实验教学（待定） 考试 80%理论+20%实验 教材与参考文献 MCS-51教材，李朝青（？） 飞思卡尔8位单片机适用教程，李刚，2009 单片机原理及系统设计，胡汉才，2002 应用文献与网站

基于PSOC单片机（CYPRESS)
MSP430单片机内部结构
增强型51-C8051F120（Cygnal）
飞思卡尔单片机



概述（结构和基本组成） 飞思卡尔单片机最小系统 存储器地址、配置和功能 CPU寄存器和系统初始化 端口寄存器
FreeScale 8位机系列

系列识别 MC 9 S08 GB 60 X XX E
参数
需要的FCLK周期数
FCLK=200kHz时所需时间
字节编程
页擦除
9
4000
45 µs
20 µs 20 ms
字节编程（突发） 4
整体擦除
20，000
100 ms
Flash编程和擦除方法

在FCDIV寄存器被初始化，且FSTAT寄存器中的所有错误标志都被清零之后，对FLASH 编程和擦除的操作步骤如下： 对某FLASH单元写入数据值，且此次写的地址和数据信息都被锁存在FLASH接口中， 这种写入操作是执行任何FLASH命令的第一步。对于擦除和空检查命令而言，写入的数 据信息被忽略；对于页擦除命令，地址可以是该512字节页的任何地址；对于整体擦除 和空检查命令，地址可以是FLASH空间的任何地址。对于字节编程命令,必须给相应地 址单元赋实际要写入的值。注意在编程之前必须先擦除，否则会破坏FLASH中的数据。 对命令寄存器FCMD写入有效的5个命令之一：空检查 (0x05)、字节编程(0x20)、突发模 式编程(0x25)、页擦除(0x40)和整体擦除(0x41)。 对状态寄存器FSTAT 中的FCBEF写“1”以清除该位， 标明已有命令等待执行，同时提 交命令。如果在写1之前，向其写0会取消命令的执行。这种取消命令的方式会将出错标 志FACCERR置位，且在执行新命令之前需要人工清除错误标志。 观察命令执行完成标志(FCCF，Flash Command Complete Flag) 是否被设置，以便知道命 令是否完成。下图是非突发模式编程流程。 注意：在FLASH进行编程操作时，FLASH仍是不能读的，也就是说，对FLASH的操作程 序不在FLASH中进行，而是将程序复制到RAM执行。
CPU/ROM/RAM/FLASH/ADC/DAC/UART/TIM ER/SCI/I2C/WDT/SPI/BCD/ASCII/USB……
ISP(In System Programming )
MCS-51 (89C51)
40Pin P0-P3共32个I/O口 2个定时器 1个UART 5级中断 无ISP ……