汽车单片机原理及应用-第二章MCU的基本结构课件

第二讲 MCU的基本结构主要内容包括：内部硬件构成存储器结构寄存器复位整理pptNEC微处理器PD78F0547D的基本结构PD78F0547D的基本特性

指令最短执行时间根据CPU的操作频率可以在高速(0.1μs－频率为20MHz)和超低速(122μs－频率为32.768kHz)之间改变通用寄存器：8位×32个寄存器(8位×8个寄存器×4组)内置单电源闪存－128KB内部高速RAM－1KB内部扩展RAM－6KB通过使用内存容量切换寄存器(IMS)和内部扩展RAM容量切换寄存器(IXS)，可以改变内部闪存，内部高速RAM和内部扩展RAM的容量整理ppt缓冲RAM：32字节(可用于CSI模式的传送，具有自动发送/接收功能)自编程(具有启动交换功能)片上调试功能，主要用于产品开发阶段内置上电复位(POC)电路和低电压检测电路(LVI)内置看门狗定时器内置乘法器/除法器(16位×16位,32位/16位)内置按键中断功能内置时钟输出/蜂鸣器输出控制器I/O端口：71(漏极开路:4)NEC微处理器PD78F0547D的基本结构整理ppt定时器：有8通道

16位定时/计数器: 2通道

8位定时/计数器: 2通道

8位定时器: 2通道 时钟定时器: 1通道 看门狗定时器: 1通道串行接口:有5通道

UART(支持LIN总线): 1通道

CSI/UART: 1通道

CSI: 1通道 自动收发功能的CSI: 1通道

I2C: 1通道10位分辨率A/D转换器(AVREF=2.3～5.5V):8通道电源电压:VDD=1.8～5.5VNEC微处理器PD78F0547D的基本结构整理ppt内部结构框图[1]NEC微处理器PD78F0547D的基本结构整理ppt内部结构框图[2]NEC微处理器PD78F0547D的基本结构整理ppt内部结构框图[3]NEC微处理器PD78F0547D的基本结构整理pptNEC微处理器PD78F0547D的基本结构整理pptANI0toANI7: AnaloginputAVREF: AnalogreferencevoltageAVSS: AnaloggroundBUSY0: SerialbusyinputBUZ: BuzzeroutputEVDD: PowersupplyforportEVSS: GroundforportEXCLK: Externalclockinput(mainsystemclock)EXCLKS: Externalclockinput(subsystemclock)EXLVI: Externalpotentialinput－forlow-voltagedetectorEXSCL0: ExternalserialclockinputFLMD0: FlashprogrammingmodeINTP0toINTP7: ExternalinterruptinputKR0toKR7: KeyreturnOCD0A,OCD0B,OCD1A,OCD1B:Onchipdebuginput/outputP00toP06: Port0P10toP17: Port1NEC微处理器PD78F0547D的基本结构整理pptP20toP27: Port2P30toP33: Port3P40toP47: Port4P50toP57: Port5P60toP67: Port6P70toP77: Port7P120toP124: Port12P130: Port13P140toP145: Port14PCL: ProgrammableclockoutputREGC： RegulatorcapacitanceRESET: ResetRxD0,RxD6: ReceivedataSCK10,SCK11,SCKA0: Serialclockinput/outputSCL0: Serialclockinput/outputSDA0: Serialdatainput/outputSI10,SI11,SIA0: SerialdatainputNEC微处理器PD78F0547D的基本结构整理pptSO10,SO11,SOA0: SerialdataoutputSSI11: SerialinterfacechipselectinputSTB0: SerialstrobeTI000,TI010,TI001,TI011,TI50,TI51: TimerinputTO00,TO01,TO50,TO51,TOH0,TOH1: TimeroutputTxD0,TxD6: TransmitdataVDD: PowersupplyVSS: GroundX1,X2: Crystaloscillator(mainsystemclock)XT1,XT2: Crystaloscillator(subsystemclock)NEC微处理器PD78F0547D的基本结构整理ppt微处理器的寄存器控制寄存器控制程序执行的顺序、状态和堆栈空间。程序计数器（PC）、程序状态字(PSW)和堆栈指针寄存器(SP)都属于控制寄存器程序计数器是一个16位寄存器，用于存放下一条即将要执行的指令的地址。在正常情况下，根据获取的指令字节数，程序计数器(PC)的值会自动累加。当执行分支指令时，则设置立即数和寄存器内容复位后，将中断向量表中地址为0000H和0001H中的值赋给程序计数器程序状态字（PSW）是一个8位寄存器，由各种标志位组成，通过指令执行对其进行设置或复位。根据中断请求的产生或PUSHPSW指令执行，程序状态字的内容自动入栈；执行RETB,RETI和POPPSW指令使程序状态字的值自动恢复整理ppt复位将程序状态字的内容设置为02H堆栈指针SP是一个16位的寄存器，用来存放内存堆栈区的起始地址。只有内部高速RAM区域才能被设置为堆栈区堆栈是向下增长的。向堆栈存入数据时，堆栈指针SP累减，而从堆栈中恢复数据时，堆栈指针累加复位时，SP的内容不确定，所以在使用堆栈前必须初始化SP微处理器的寄存器整理ppt微处理器的寄存器整理ppt微处理器的寄存器整理ppt通用寄存器通用寄存器映射到数据存储器的地址空间为FEE0H-FEFFH。共有四组，每一组由8个8位寄存器(X,A,C,B,E,D,L和H)组成每个寄存器可作为一个8位寄存器使用，两个成对的8位寄存器可作为一个16位寄存器(AX,BC,DE和HL)使用。描述通用寄存器可以使用功能名称(X,A,C,B,E,D,L,H,AX,BC,DE和HL)或者绝对名称(R0～R7，RP0～RP3)用于指令执行的寄存器组由CPU控制指令(SELRBn)来设置微处理器的寄存器整理ppt特殊功能寄存器(SFRs)与通用寄存器不同，每个特殊功能寄存器都有特定的功能。从FF00H到FFFFH总共256字节的区域分配给特殊功能寄存器。特殊功能寄存器可以像通用寄存器那样使用操作指令、转移指令以及位操作指令进行操作。根据特殊功能寄存器的类型不同，可操作的位单元可以是1位、8位和16位。每种位单元操作的描述如下：

1位操作：操作指令的操作数(sfr.bit)被描述为汇编程序的保留符号，该操作也可由一个地址来定义

8位操作：操作指令的操作数(sfr)被描述为汇编程序的保留符号，该操作也可由一个地址来定义

16位操作：位操作指令的操作数(sfrp)被描述为汇编程序的保留符号，该操作也可由一个地址来定义。寻址时表示为一个偶地址微处理器的寄存器整理ppt微处理器的存储器结构78K0/KF2系列可以访问64KB的存储空间。内存容量切换寄存器(IMS)和所有78K0/KF2产品的内部扩展RAM容量切换寄存器(IXS)的初始值固定为(IMS=CFH,IXS=0CH)芯片初始化时需要依次设置IMS和IXS整理ppt设置内存容量切换寄存器(IMS)和内部扩展RAM容量切换寄 存器(IXS)的值微处理器的存储器结构整理pptμPD78F0547D的微处理器的存储器结构特点整理ppt

当不使用引导交换功能的时：设置选项字节区域：0080H～0084H，以及片上调试安全ID区域：0085H～008EH当使用引导交换功能的时：设置选项字节0080H～0084H和1080H～1084，以及片上调试安全ID区域：0085H～008EH和1085H～－108EH

根据安全设置可以禁止写入引导簇0内部程序存储空间内部程序存储空间用于存储程序和表数据，一般通过程序计数器(PC)来寻址。内部程序存储空间主要分为以下几个区域：向量表区域：从0000H到003FH总共64字节作为向量表区域。在向量表中存放的是系统复位后或每个中断请求的产生进行转移的程序的起始地址。在16位地址中，低8位是偶地址，高8位是奇地址。是一个散转表，也类似与中断向量表微处理器的存储器结构整理ppt微处理器的存储器结构整理pptCALLT指令表区域：0040H至007FH共64字节的区域，可存放单

字 节调用指令(CALLT)的子程序入口地址选项字节区域：0080H～0084H和1080H～1084H各5字节的区域 可以用作选项字节区域。不使用引导交换功能时，在0080H～

0084H设置选项字节；使用引导交换功能时，在0080H～

0084H和1080H～1084设置选项字节

CALLF指令入口区域：0800H～0FFFH的区域，是CALLF指令的 入口区域。用于子程序的直接调用，通过一个2字节的调用指令 (CALLF)实现

片上调试安全ID设置区域：0085H～008EH和1085H～108EH各 10字节区域可用作片上调试安全ID设置区域。不使用引导交换 功能时，在0085H～008EH区域设置片上调试安全ID；当使 用引导交换功能时，在0085H～008EH和1085H～108EH区 域设置微处理器的存储器结构整理ppt存储器组对于78F0547D，8000H～BFFFH共16KB的空间分配给存储器组0～5。并且通过存储器组选择寄存器(BANK)进行选择。在操作存储器组时，要注意如下规则：1.

不能在不同的存储器组之间获取指令2.

不能在不同的存储器组之间直接进行转移和访问。必须通过共享区域执行不同存储器组之间的转移或访问操作3.

在共享区域中分配中断服务程序4.

扩展到7FFFH～8000H的指令只能在存储器组0中执行微处理器的存储器结构整理ppt存储器组选择寄存器（BANK）：由8位存储器操作指令进行设 置。复位信号将BANK清零(00H)BANK寄存器的格式如下：微处理器的存储器结构整理ppt存储器组之间的数据关联两个存储器组之间的数值不能直接关联，要从一个存储器组访问另一个存储器组，应进行一次转移操作，指向公共区域(0000H～7FFFH)，修改那里的BANK设置，然后关联一个值微处理器的存储器结构整理ppt存储器组之间的数据关联-程序示例整理ppt存储器组之间的指令转移存储器组之间不能直接转移指令，要在存储器组之间转移指令，应先转向公共区域(0000H～7FFFH)，修改相关的BANK寄存器的设置，然后再执行转移指令微处理器的存储器结构整理ppt存储器组之间的指令转移-程序示例整理ppt存储器组之间不能直接调用子程序，要在存储器组之间调用子程序，应先转向公共区域(0000H～7FFFH)，通过使用相关的BANK寄存器指定调用目的地的存储器组，然后执行CALL指令，通过该指令转向调用目的地。将BANK的当前值存入RAM。在执行RET指令前恢复BANK的值（相当于现场保护）存储器组之间的子程序调用微处理器的存储器结构整理ppt存储器组之间的子程序调用-程序示例整理ppt当中断产生时，通过使用向量表，指令可以转向由BANK指定的存储器组。如果中断时识别BANK寄存器比较难，可以通过公共区域(0000H～7FFFH)的向量表指定转移目的地的地址，通过使用公共区域中的BANK寄存器指定转移目的地的存储器组，并执行CALL指令。此时在修改RAM之前保存BANK寄存器的内容，并在执行RETI指令前恢复BANK的值通过中断将指令转向存储器组区域微处理器的存储器结构整理ppt通过中断将指令转向存储器组区域整理ppt通过中断将指令转向存储器组区域-程序示例整理ppt内部数据存储空间包括以下几种RAM：内部高速RAM

共有1024×8位(FB00H～FEFFH)的内部高速RAM，FEE0H～FEFFH共32字节的区域分配给4组通用寄存器，每组都由8个8位寄存器组成。这个区域不可以用作写和执行指令的程序区域。可以作为堆栈存储器使用内部扩展RAM

共有6144×8位(E000H～F7FFH)的内部扩展RAM，可作为普通数据区域，同时也可作为写和执行指令的程序存储区域。但不能用作堆栈微处理器的存储器结构整理ppt特殊功能寄存器(SFR)区域片内外围硬件的特殊功能寄存器(SFR)被分配在：

FF00H～FFFFH的区域WDTE的复位值由选项字节的设置决定，

复位后该寄存器的 值立即变为00H，但在等待高速内部振荡器的振荡精确稳 定后，该寄存器值会自动变为80H。RESF的复位值会根据复位源的变化而变化LVIM和LVIS的复位值随着复位源而变化不管内存容量有多大，内存容量切换寄存器(IMS)和内部扩展 RAM容量切换寄存器(IXS)的初始值都是固定的(IMS= CFH,IXS=0CH)微处理器的存储器结构整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt微处理器的通用I/O口整理ppt微处理器的通用I/O口整理ppt微处理器的通用I/O口整理ppt未使用引脚的处理方式CMOS设备的输入引脚保持开路可能导致误操作。如果一个输入引脚未被连接，由于噪音等原因可能导致误操 作。CMOS设备的操作特性与Bipolar或NMOS设备不同，CMOS 设备的输入电平必须借助上拉或下拉电路固定在高电平 或低电平。即使可以作为输出引脚，每个未被使用的引脚也应该通过附 加电阻连接到VDD或GND。对未使用引脚的处理因设备而异，对于每种类型的微处理 器，必须遵循与设备相关的规定和说明。μPD78F0547D的引脚I/O电路类型和未使用引脚的处理方 式如下：微处理器的通用I/O口整理ppt整理ppt整理ppt端口模式寄存器(PM0～PM7,PM12和PM14)：

以1位单元的方式定义端口的输入或输出模式。可以由1位或8位存储器操作指令设置这些寄存器端口控制整理ppt端口控制引脚I/O模式选择整理ppt端口寄存器(P0～P7,P12～P14)：

设置芯片端口要输出的数据。如果在输入模式下读端口，则读取的是引脚电平。如果在输出模式下读端口，则读取的是输出锁存器的值。可以由1位或8位存储器操作指令设置这些寄存器端口控制整理ppt输入输出数据控制端口控制整理ppt上拉电阻选择寄存器(PU0,PU1,PU3～PU7,PU12和PU14)：寄存器指定是否使用P00～P60、P10～P17、P30～P33、P40～P47、P50～P57、P60～P67、P70～P77、P120或P140～P145的内部上拉电阻。内部上拉电阻可以以1位单元的方式用于那些已设置为输入模式的引脚，并且这些引脚已通过PU0、PU1、PU3～PU7、PU12和PU14指定为使用内部上拉电阻。不论是否设置了PU0、PU1、PU3～PU7、PU12和PU14，设置为输出模式的引脚和用作复用功能的输出引脚都不连接内部上拉电阻。可以由1位或8位存储器操作指令设置这些寄存器端口控制整理ppt端口控制上拉电阻选择寄存器整理pptA/D端口配置寄存器(ADPC)： 寄存器将P20/ANI0～P27/ANI7引脚切换为数字I/O端口或A/D转换器的模拟输入。可由1位或者8位存储器操作指令对ADPC进行设置通过使用端口模式寄存器2(PM2)将A/D转换通道设置为输入模式；在使用模拟输入通道选择寄存器（ADS）时，不必通过ADPC将引脚设置为数字I/O引脚；如果将数据写入ADPC，产生一个等待周期。当CPU使用子系统时钟并且外部硬件时钟停止时，不要将数据写入ADPC端口控制整理ppt写入I/O端口（1）输出模式：使用传送指令对输出锁存器进行写操作，输出锁存器的内容从引脚输出。一旦数据写入输出锁存器，一直保存到新数据写入。通过复位将输出锁存器的内容清零（2）输入模式：使用传送指令对输出锁存器进行写操作，因为输出缓冲器处于关闭状态，所以引脚状态不会改变。一旦数据写入输出锁存器，它将一直保存到新数据写入从I/O端口读数据（1）输出模式：使用传送指令读取输出锁存器的内容。输出锁存器的内容不会改变。（2）输入模式：使用传送指令读取引脚状态。输出锁存器的内容不改变。注意：在使用1位存储器操作指令的情况下，虽然操作的是1位，但仍以8 位的操作形式访问端口。因此，对于一个既有输入引脚又有输出引脚 的端口，所有定义为输入引脚的输出锁存器的内容是不确定的，而那 些未被操作的位也是如此端口控制整理ppt有5种复位源：由RESET引脚引起的外部复位信号输入由看门狗定时器引起的内部复位由高速系统时钟振荡器停止检测引起的内部复位通过比较上电清零（POC）电路的供电电压和检测电压 引起的内部复位通过比较低电压检测电路(LVI)的供电电压和检测电压引 起的内部复位复位源整理ppt外部复位与内部复位在功能上没有什么区别。在这两种情况中，当输入复位信号时，程序都是从地址0000H和0001H处开始执行。当RESET