第2章+Freescale+单片机概述.ppt

,第二章Freescale单片机概述,2-1Freescale单片机发展历程2-2Freescale8位单片机2-3Freescale16位单片机2-4Freescale32位单片机,内容提要:,2-1Freescale单片机发展历程,Freescale公司单片机的发展演变概况,由于CPU是MCU或DSP的核心部件，其性能，特别是字长，在很大程度上决定了MCU或DSP的性能，因此我们将以CPU的字长为主线来进行介绍。字长：电脑技术中对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。用8位字长的微处理器作CPU，其数据总线宽度为8位。同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。字节和字长的区别：通常就将8位称为一个字节。字长的长度是不固定的，对于不同的CPU、字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理一个字节，而32位的CPU一次就能处理4个字节，同理字长为64位的CPU一次可以处理8个字节。,Freescale单片机的命名规则,产品状态。MCFullyQualified（合格）；PCProductEngineering（测试品）；XC表示部分合格品，有限质量保证，用于性能评估的器件。存储器类型标志。“无”表示片内带ROM或片内没有程序存储器；7表示片内带EPROM或一次可编程ROM（onetimeprogrammableROM，OTPROM）；8表示片内带EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory);9表示片内带闪存FlashEEPROM。芯片内核类型。如08表示HC08内核、S08表示HCS08内核、RS08表示RS08内核等。,子系列型号标志。如GP、GB、GZ等。存储器大小。如2表示2KB、32表示32KB、60表示60KB等。Flash版本标志，反映不同的擦写电压、时间等。工作温度范围标志。“无”表示商用温度范围070；C表示-4085；V表示-40105；M表示-40125。封装形式。如:P为双列直插DPI封装。选用某款芯片制作电路板时要特别注意封装形式。E表示leadfreepackaging，即无铅封装。在之后有些还有一个可选项，例如MC68HC912B32ACFUE8，此处的“8”表示总线速度为8MHz。,2-2Freescale8位单片机,主流的8位单片机中，主要有3种不同的内核，分别是CPU08、S08和RS08。MC68HC08系列MC68HC08系列单片机采用CPU08内核，于1999年中期推出，以逐步实现MC68HC05各系列产品的升级换代。MC68HC08系列单片机包含十几个系列，一百多个型号。所有型号的单片机都集成了看门狗模块，定时器都是16位的，且具有输入捕捉、输出比较和脉宽调制功能。内含系统集成模块（SystemIntegrationModule，SIM），它是协调CPU与各模块时序关系的系统级控制器，主要实现时钟控制系统、复位控制系统和中断控制系统。,1.带液晶驱动的MC68HC908LJ/LK系列单片机,IRSCI表示带有红外通信的编、解码功能的SCI接口。“2/4/16”表示含有2个16位的该模块，共有4个通道。LCD的驱动方式一般有直接驱动（静态驱动）和多极驱动（时分割驱动）两种方式。采用直接驱动的LCD电路中，显示器件只有一个背极（即下玻璃电极基板），但每个字符段都有独立的引脚；而多极驱动的LCD电路中，显示器具有多个背极，各字符段按点阵结构排列，这是显示字段较多时常采用的驱动方式。,2.彩色液晶监视器控制的MC68HC908LD60、MC68HC908LD64它们可产生液晶监视器用的行同步信号和场同步信号、极性探测与控制信号等。3.带CAN总线接口的GZ系列和AZ系列带有SCI(异步串行通信接口)、SPI(同步串行通信接口)和CAN(控制器局域网)串行通讯总线接口。4.带USB模块的MC68HC908JB、JG、JT、JW、LD、BD等系列5.用于电机变频控制的MC68HC908MR8/16/32内带有6路12位的脉宽调制模块PWM，可设定为中心对齐或边沿对齐方式，用于交流电动机、直流无刷电动机和开关磁阻电动机等的控制。6.带无线发射功能的MC68HC908RF2,MC68HCS08系列MC68HCS08系列单片机采用了比CPU08速度快的S08内核。有多种电压管理模式，包括具有20nA的power-down模式。采用“零组件”设计，实现MCU从“STOP”模式的自动启动，电流可降到0.7mA。工作电压为2.1V时，CPU和总线速率最高分别可达40MHz与20MHz；工作电压为1.8V时，CPU和总线的最高速率分别为16MHz和8MHz。第三代0.25m的Flash技术，提供应用程序的重复编写和数据存储能力。高度集成了4个串行通信接口，1个8路10位的模数转换器和最多8个定时器/PWM。低功耗和高性能的特性决定了S08内核产品更适合用在电池供电或便携式应用中。,MC9RS08系列在小型产品应用中，也许并不需要CPU08或S08所具备的丰富功能，且8位单片机正逐渐向着小型化应用发展，于是Freescale推出了效率更高、成本更低的基于RS08内核的MC9RS08系列单片机。RS08内核是精简的S08指令集内核，它精心为16K以下的Flash和引脚数目较少的设备而设计。,2-3Freescale16位单片机,根据内核的不同，可把Freescale的16位单片机分为MC68HC12系列、MC9S12系列、MC68HC16系列和MC9S12X系列。MC68HC12系列单片机MC68HC12系列目前有A、B、D三个子系列，十几种型号。,MC68HC12B系列单片机,MC68HC12D系列单片机,MC9S12系列单片机MC9S12系列单片机（也称为HCS12系列，简称S12系列）是基于速度更快的CPU12内核的单片机系列。目前该系列单片机有MC9S12A、B、C、D、E、G、H、K、Q、R、T等系列。,MC9S12A系列单片机,MC9S12G系列单片机,MC9S12E系列单片机,带CAN总线的MC9S12B系列单片机,带CAN总线的MC9S12D系列,带液晶驱动的MC9S12H系列单片机,MC9S12X系列单片机S12X系列单片机最大的特点是增加了一个平行处理的外围协处理器XGATE模块。XGATE是一个独特的、完全独立可编程的协处理器，可单独对所有的外围模块和RAM进行操作。,如图所示，XGATE模块直接读取ADC数据，并在RAM中对数据进行处理，然后发送到CAN总线上，这期间不需CPU的介入。,MC9S12XA系列单片机,MC9S12XB系列单片机,MC9S12XD系列单片机,MC9S12XE系列单片机,2-4Freescale32位单片机,1979年，Motorola推出的MC68000（68K）系列的CPU，片内寄存器32位，外部总线16位。在此基础上，以后继续推出了M.CORE系列、PowerPC系列、DragonBall（龙珠）系列和ColdFire（冷火）系列的微控制器。1.以CPU32/68K系列为CPU的32位单片机CPU32/68K系列是一款经典的、设计相当成功的32位CPU，它有68KM683xx系列、68KM680 x0系列和DragonBall系列。其中M680 x0系列包括MC68000、MC68020、MC68030、MC68040和MC68060。,2.以ColdFire为CPU的32位单片机Freescale的ColdFire单片机系列是传统的68K系列的替代产品。ColdFire继承了68K的内核技术，采用了与68K源码级兼容的指令系统，具有变长RISC架构，同时增强了多媒体处理和外部连接能力。ColdFire目前已经有V2、V3、V4等多种内核版本。3.以PowerPC为CPU的32位单片机90年代，Apple、IBM和Motorola共同开发了基于精简指令流RISC技术的32位CPUPowerPC（PerformanceOptimizedWithEnhancedRISCPowerfulCPU），其特点是可伸缩性好、方便灵活。以PowerPC为CPU的32位Freescale单片机目前有MPC5xx系列、MPC52xx系列、MPC55xx系列、MPC6xx、MPC7xx系列、MPC7xxx系列和PowerQUICC系列。其中PowerQUICC又分多个系列。,4.ARM系列32位单片机ARM是英国的著名半导体设计公司，只出售设计，自己不生产芯片。ARM公司设计的32位RISC处理器，内核耗电少、成本低、功能强，特有16/32位双指令集，已成为移动通信、手持计算、多媒体数字消费等嵌入式解决方案的RISC标准，市场占有率超过了75。5.以M.Core为CPU的32位单片机M.Core是Freescale公司自行设计的一款RISC级低功耗32位CPU内核，性能和功耗方面都优于ARM7。M.Core仅用了8万个晶体管,0.25mm工艺下面积只有1.1mm2。M.Core有较高的码密度和编程效率，应用程序比其它32位CPU少占用约30%存储空间。该系列单片机有MMC2001/3、MMC2107、MMC2113/4等型号。,芯片封装知识简介,双列直插式(DualInlinePackage,DIP)绝大多数中小规模IC均采用这种封装形式，引脚100专用工具（表面安装设备SMD）装卸高频使用、可靠性高，封装面积小,芯片封装知识简