《嵌入式系统导论》实验指导书 - 图文

《嵌入式系统导论》

实验指导书

安阳工学院计算机科学与信息工程系

飞思卡尔MCU实验中心编写

目 录

前 言 ...................................................................... 2 一 认识DG128开发开发环境 .................................................... 3 1．HCS12实验系统概述 .......................................................... 3 1．1 HCS12系列微控制器与DP256/DG128 ........................................ 3 1．2 实验系统组成............................................................ 5 1．3 HCS12实验系统使用方法与步骤概述 ....................................... 5 2．HCS12实验系统硬件说明 ...................................................... 7 2．1开发子板 ................................................................ 7 2．2 BDM调试器与BDM电缆 ................................................... 7 2．3 I/O母板 ............................................................... 8 2．4 其它.................................................................... 9 3．编译工具说明 .............................................................. 10 3．1 概述................................................................... 10 3．2 CODEWARRIOR使用方法 .................................................. 10 4．BDM调试器使用方法 ......................................................... 15 4．1 BDM调试器基本工作原理 ................................................ 15 4．2 BDM调试命令及使用方法 ................................................ 15 二 实验项目 ................................................................. 19 实验1 熟悉实验用软件开发平台——CODEWARRIOR ................................. 19 实验2 用超级终端和监控程序通讯调试程序 ...................................... 19 实验3 键盘编程实验 .......................................................... 26 实验4 SCI串行口实验 ........................................................ 29 实验5 C程序的建造与调试 .................................................... 33 实验6 用TIMER实现精密定时 .................................................. 34 实验7 A/D转换实验 .......................................................... 39 实验8 动态LED数码管显示 .................................................... 44

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前 言

该实验指导书是为安阳工学院计算机科学与信息工程系《计算机科学与技术》本科专业嵌入式专业方向开设的《嵌入式系统导论》课程而撰写的配套实验指导书。

《嵌入式系统导论》是一门专业方向必修课，该课程的主要教学目的是教会学生设计嵌入式小系统的能力。其中包括汇编语言程序的设计能力以及简单的嵌入式系统硬件设计能力。设计能力属于工程技术能力，它要求学生在拥有扎实的基础理论和专业知识基础上，进一步形成设计能力，要求学生会分析问题，能解决问题。这种能力的培养除了要求上理论课以外，还要要求学生参加一定量的工程实践训练。工科学生的实验课，尤其是设计性的实验课，它是标准化的和模块化的工程实践训练环节。本门课程的实验在整个课程中的地位十分重要，它一方面可以使学生深入理解和把握专业理论知识，另一方面使学生学会运用理论来解决实际中遇到的问题。

《嵌入式系统导论》课程实验要求：学生每一实验前要按实验指导书的要求事先预习，写出预习报告，并将预习报告交实验指导教师批改和审查通过；实验时按审查通过的预习报告设计的实验方案实施实验，并客观地记录实验现象；实验完成后要认真进行总结，回答实验指导书要求的思考题，完成并上交实验报告。对应的实验报告分为三个部分：第一部分为预习部分，要求在实验前完成，其中包括实验目的、实验原理、实验方案等；第二部分为实验记录部分，在实验过程中完成，主要是记录实验现象；第三部分为总结部分，在实验后完成，主要包括实验结论等。

实验注意事项：《嵌入式微处理器》课程实验属于以软件为主软硬件相接结合的实验，部分实验要求进行简单的硬件电路设计，实验时要连接少量电路（线路），而连接线路或是拆除线路一定要在断电的情况下进行！对于要求连接线路的实验，要求连接好线路后一定认真检查，经检查无误后方棵接通实验系统的供电电源，实验中一旦发现硬件线路连接错误，要及时先断开电源再更改电路连接，切记不要带电拔插芯片、电缆、导线。

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一 认识DG128开发开发环境

1．HCS12实验系统概述

1．1 HCS12系列微控制器与DP256/DG128

（1）HCS12系列微控制器

HCS12是Motorola新推出的高性能16位微控制器，具有强大的功能和广阔的市场前景。HCS12单片机系列提供由32K-512K第三代快闪嵌入式存储器。每一个HCS12单片机总线速度可达50 MHz, 外围时钟可以到25MHZ。还具备编码效益、片上纠错能力。

HCS12系列单片机是HC12系列单片机的更新换代产品。HC12目前已有12个系列25个品种。HC12即将全面被S12单片机替代。即将出现的X12CPU比S12速度更快，片内总线频率可达33MHz 。注意，HC12和HCS12单片机使用的都是CPU12，但S系列单片机和HC系列单片机引脚、片内寄存器地址等并不一定兼容，例如MC68HC12DG128和MC9S12DG128就不兼容。

S12系列单片机的中央处理器CPU12由以下三部分组成：算术逻辑单元ALU、控制单元和寄存器组。CPU外部总线频率为8MHZ，内部运算速度可达25MHz。寻址方式有16咱。内部寄存器中的寄存器、堆栈指针和变址寄存器均为16位。它具有很强的高级语言支持功能。CPU12的累加器A和B是8位的，也可以组成16位累加器的D。

CPU12的寄存器组包括如下5个部分： 一、 8位累加器A、B或16位的累加器D。 二、 16位变址寄存器X和Y是用来处理操作数的地址。可分别用于源地址和目的地址的指针型变

量运算。 三、 堆栈指针SP是16位寄存器。 四、 程序计数器PC是16位寄存器，它表示下一条指令或下一个操作数的地址。 五、 条件码寄存器CCR。

（2）MC9S12DP256单片机

CPU 12 是MC9S112DP256的中央处理器。CPU12是16位CPU，它的指令系统在源码级与MC68HC11兼容。CPU12在MC68HC11的基础上增加了很多新指令，寻址方式从MC68HC11CPU的7种增加到11种。

MC9S112DP256的存储器有以下三种： 3 256KB FALSH 存储器； 4 12KB RAM 存储器： 5 4KB的 EEPROM。

MC9S12DP256可复用的地址数据总线。它可以工作在单片方式，也可以通过总线扩展存储空间和增加I/0接口电路芯片，工作在扩展方式。地址总线20位，数据线16位或8位，地址和数据总线占用3个8位并行I/O接口，在单片方式下在这24位可做普通I/O接口用。

MC9S12DP256有两个8路10位精度A/D转换器。

MC9S12DP256内部有5个控制器局域网（CAN）模块，每个CAN具有2个接收缓冲区和3个发送缓冲区。每个CAN有发送（RX）、接收（TX），出错、唤醒等4个独立的中断通道。CAN模块具有自检功能，有低通滤波，有唤醒功能。CAN0通道不用作CAN时，可多一条J1850通信通道。

MC9S12DP256拥有增强型捕捉定时器如下： 6 16位主计数器，7位分频系数；

7 2个输入捕捉通道或输出比较通道，其中4个输入捕捉通道带有缓存； 8 4个8位或2个16位脉宽计数器。

9 每个信号滤波器有4个用户可选择的延迟计数器。

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MC9S12DP256的脉宽调制模块（PWM）可设置成4路8位或者2路16位，逻辑时钏选择频率宽。 MC9S12DP256的串行接口有以下3种： 10 两个异步串行通信接口模块SCI； 11 一个IIC总线接口；

12 一个同步串行外设接口SPI。

MC9S12DP256有2个具有位输入信号沿产生中断、唤醒CPU功能的8位并行口，即16个位输入中通道，这16位也可以设为输出。

MC9S12DP256时钟发生器有以下2种。 13 具有锁相环频率合成器。这是时钟发生器中的重要电路。它的存在使外部32KHZ晶振就可以产生8

的总线频率。

14 也可以使用0.5-16MHZ的低功耗晶振做锁相环，产生高达25MHZ的片内总线时钟。 MC9S12DP256提供以下开发支持： 15 支持单线后台调试模式BDM； 16 支持高级语言编程。

MC9S12DP256的结构框图如下图：

HCS12CPU 2个8路10位ADC 增强8路16位定时器 256KB FLASH 12KB RAM 4KB EEPROM 16位键盘唤醒IRQ I/Q 8位8路/16位4路PWM 2个SCI口 3个SPI口 IIC J1850通信口 最多5个增强型 CAN总线接口 5V变2.5V电压调整器

MC9S12D系列单片机一般有2种封装形式，112脚表面贴片封装（LQFP）和80脚表面贴片封装（QFP），两种封装的芯片区别是，80引脚封装的单片机没有引出用于扩展的那3个口，且只引出了一个8路A/ D 。 （3）MC9S12DG128单片机

MC9S12DG128与MC9S12DP256,，没有什么很大的差别。只是FALSH由256KB变为128KB，EEPROM由4KB变为2KB，RAM由12KB变为8KB，3个SPI变为2个SPI，5个CAN总线接口变2个CAN总线接口。

（4）DP256/DG128存储器影射情况

DP256/DG128基本内存空间分配：

从$0400到$1000是EEPROM空间。一些CPU12构成的单片机有4KB EEPROM，因为从$0000开始的1KB空间被I/0寄存器给占用了，不重新定义EEPROMR的地址的话，实际可以使用的EEPROM只有3KB。若一定要使用片内的4KB EEPROM，则要重新将EEPROM定义到其他空间，或将I/O寄存器移到其他空间。

从$1000到$3FFF 是RAM空间，在DP256中有12KB的RAM，占据$1000~$3FFF的全部空间，而DG128默认为$0000~$1FFF,我们在监控程序中定义到$2000~$3FFF为8KB。

$4000~$FFFF的48KB为FALSH存储器空间，分成3个16KB空间。最后16KB空间的最后256B，即$FF00~$FFFF是中断向量表空间。

在扩展方式下，CPU12构成的单片机可以通过外部总线扩展片外RAM和片外FALSH，这时，片内的

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