s12单片机功能模块

第六讲MC9S12单片机I/O接口和功能模块本讲内容简介1、通用I/O接口模块2、模数转换A/D模块3、脉冲宽度调制PWM模块4、增强型定时器ECT模块5、同步外设接口SPI模块6、串行通信接口SCI模块每个模块对应的技术文档I/O口模块S12MEBIV3.PDFS12DTB128PIMV2.PDF串行通信模块S12SCIV2.PDFS12SPIV4.PDFS12IICV2.PDFECT模块S12ECT16B8CV1.PDFA/D模块S12ATD10B8CV2.PDFPWM模块S12PWM8B8CV1.PDFMSCAN模块S12MSCANV2.PDF1、通用I/O接口MC9S12DG128B单片机I/O口PORTA连接按键PORTB连接发光二极管PORTE特殊功能PORTJ中断输入，没有PJ0-PJ5PORTP中断输入，没有PP6PORTM没有PM6-PM7PORTTPORTS没有PS4-PS7PORTAD只能输入1、通用I/O接口I/O口作为输入使用设置方向寄存器（DDRx）为输入（0X00）随时读取I/O口的数据寄存器（PORTx）I/O口作为输出使用设置方向寄存器（DDRx）为输出（0XFF）设置驱动能力寄存器（非必须）拉电阻选择（非必须）随时写入I/O口数据寄存器（PORTx）1、通用I/O接口I/O口作为外部中断接收使用开系统中断（CLI）设置方向寄存器为输入设置中断有效边沿（上升沿、下降沿）使能中断编写相关的中断服务程序有效边沿到来时，会自动进入中断服务程序1、通用I/O接口例一设计一个C语言程序，使教学板上发光二极管显示花等效果显示循环流水灯效果见exp121、通用I/O接口例二使用PORTJ中断口功能的例子，本例的原理是：设置A口为输出口，PTA的第6脚跟PTJ的第6脚硬件相连，PTB输出，用来控制8个LED灯，PTJ开中断，并且设置为上升沿触发。首先PTA初始化为0，PTB为0xFF，此时等灭。在大循环冲设置PTA第6位为高电平，产生中断，灯低4个亮，高4个不亮。使用单步运行查看效果。见exp13。2、模数转换ATD模块A/D转换的基本概念模数转换定义：将时间连续、幅值也连续的模拟信号转换为间离散、幅值也离散的数字信号模数转换精度模数转换精度是指二进制的位数。9S12的AD模块有两种精度可选，分别为8位精度（0—255）和10位精度（0—1023）。逐次逼近型A/D转换器的原理逐次逼近型A/D由一个比较器和D/A转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置D/A转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。9S12的A/D模块主要特性8位/10位可选择的转换精度；速度快，每进行一次10位的转换，仅仅需要7nS；采样时间可编程；左对齐/右对齐的数据格式，有符号/无符号的转换结果；转换完毕可产生中断；使用PAD7外部触发控制。9S12的A/D模块外部引脚VRH（60）、VRL（61）：A/D转换模块的参考高电压和参考低电压。实验板上，VRH和VRL分别接VCC和GND。VDDA（59）、VSSA（62）：A/D模块提供电源。实验板上，VDDA接到VCC，VSSA接到GND。AN7/ETRIG/PAD7（58）：模拟量输入通道7，通用数字输入端口。它也可以被配置为A/D转换的外部触发引脚。AN6/PAD6-AN0/PAD0（51-57）：模拟量输入通道6-0，通用数字输入端口。不可以被用作外部触发引脚。PAD0通过50K滑动变阻器接到VCC，调可变电阻可以调试A/D转换。控制寄存器2—ATDCTL2ADPU：A/D模块的电源管理。1=正常模式，0=低功耗模式。AFFC：标志位快速清零。1=对转换结果寄存器访问会自动清除标志位，0=正常模式，访问结果寄存器前读状态寄存器1可以清楚转换完成标志CCF。AWAI：等待时进入低功耗模式。1=进入，0=正常工作。ETRIGLE、ETRIGP：外部触发的边沿/极性控制。ETRIGE：上两位的使能位。允许在PAD7输入外部触发信号。1=允许，0=禁止。ASCIE：A/D队列转换完成中断允许。1=允许，并使标志位ASCIF=1；0=禁止。ASCIF：A/D队列转换完成中断标志。控制寄存器3—ATDCTL3S8C、S4C、S2C、S1C：定义转换队列的长度。默认长度为4。FIFO：结果寄存器先进先出模式。1=FIFO模式，转换结果是连续存放的；0=非FIFO模式，转换结果放在对应的寄存器中。FRZ1、FRZ0：背景调试冻结模式允许。这两个控制位就决定了，当遇到断点时，A/D模块怎样反应。控制寄存器4—ATDCTL4SRES8：转换精度选择。1=8位精度，0=10位精度。SMP1、SMP0：采样时间选择。可选择2、4、8、16个A/D时钟周期。PRS4、PRS3、PRS2、PRS1、PRS0：A/D时钟分频因子的选择。A/D时钟的计算公式如右图。注意，A/D模块的时钟频率要在500KHz和2MHz之间，所以在选择分频因子时一定要注意。控制寄存器5—ATDCTL5DJM：16位结果寄存器数据的对齐方式。1=右对齐，0=左对齐。DSGN：结果寄存器中数据有无符号。1=有符号，0=无符号。SRES8、DJM和DSGN三位配合起来使用，决定了结果寄存器中数据的格式，一共有8种情况。SCAN：连续转换队列的模式。此位定义了A/D转换是连续进行还是只进行一次。1=连续队列转换；0=单次队列转换。MULT：当这位为0时，ATD的队列控制器只从指定的输入通道进行采样，可以使用ATDCTL5寄存器中的CC、CB和CA三位来指定需要采样的模拟量输入通道。当这位为1时，则对多个的通道进行采样，每次采样的通道数量由S8C、S4C、S2C和S1C控制位来指定，第一个采样通道由CC、CB和CA控制位来指定，其它采样通道由通道选择码CC、CB和CA的增加来决定。CC、CB、CA：模拟输入通道选择码。和MULT配合使用。状态寄存器0—ATDSTAT0SCF：队列完成标志。置位条件：当一个队列转换完毕后；如果处在SCAN模式，则每次都置位。清零条件：对此位写一；写ATDCTL5，开始一个新的对列；AFFC=1（标志快速清除）且读结果寄存器。ETORF：外部触发溢出标志。置位条件：处于边沿触发模式时，如果第一个边沿触发的队列转换正在进行，而这时却检测到了第二个有效的边沿。清零条件：对此位写一；写控制寄存器2、3或4，终止当前队列；写控制寄存器5，开始一个新队列。FIFOR：FIFO溢出标志。如果转换完成标志（CCF）在没有被清零时结果寄存器被写入新值（覆盖），则置位。清零条件：对此位写一；写控制寄存器5，开始一个新队列。1=有FIFO溢出，0=无FIFO溢出。CC2、CC1、CC0：转换计数器。代表了哪个结果寄存器将要接收当前转换的结果。非FIFO模式（FIFO=0），这3位的初始值为0，计数完成后又会回到初始值。FIFO模式（FIFO=1），转换计数器处于循环计数状态。状态寄存器1—ATDSTAT1CCFx：x通道的转换完成标志。1=完成队列中的第x个转换，结果存储在ATDDRx寄存器中；0=转换未完成。清零条件：写控制寄存器5，开始一个新队列；AFFC=1，对结果寄存器访问；AFFC=0，首先读状态寄存器1，然后访问结果寄存器。输入允许寄存器--ATDDIENIENx：通道x输入数字允许。这8个控制位控制了从模拟量输入端口到数据寄存器的数字输入缓冲区。1=缓冲区有效；0=无效。当端口作为模拟量输入端口时，也可以打开数字缓冲区，但是会增加功耗。数字输入寄存器PORTADPTADx：A/D模块的第x个通道（ANx）的数字输入。当对应通道的数字输入允许时，此位返回了相应引脚上的电平逻辑值。注意，引脚上的电平必须和VRH或VRL匹配，否则将返回一个不确定的值。如果响应通道的输入缓冲区无效（IENx=0），读取操作只返回1。复位后，寄存器值等于$FF。注意，PORTAD端口模拟量和数字量是可以复用的。当输入模拟量时，会把模拟信号直接送到A/D转换器；当输入数字量时，会把外部数字信号送到PORTAD寄存器以供读取。A/D转换结果寄存器—ATDDRxATDDR0—ATDDR7：0—7通道的结果寄存器。A/D转换的结果需要从这几个寄存器中读取。每个16位寄存器可以分成2个8位的寄存器来读取，分别为ATDDRxH和ATDDRxL。注意转换结果在这8个16位寄存器中的存储格式。以10位左、右对齐为例：左对齐10位数据右对齐10位数据另外还要注意有符号数据和无符号数据的区别。√√√√√√√√√√××××××××××××√√√√√√√√√√A/D转换综合举例使用教学板上电位器调试并观察A/D转换结果。请见exp14。3、脉冲宽度调制PWM模块PWM的基本概念PWM（PulseWidthModulate）即脉宽调制，脉宽调制波是一种可用程序来控制波形占空比、周期、相位的波形。它在电动机驱动、D/A变换等场合有着广泛的应用。周期，占空比，相位。周期指上图中的τ，占空比为t/τ，相位指高低电平。9S12PWM模块特性7个周期、占空比可编程的PWM通道专用的PWM计数器PWM功能的软件使能和禁止软件选择脉冲极性PWM波形输出对齐方式分为左对齐和居中对齐可以两个通道级联以获得更高的精度可选择4个时钟源，4个时钟源均为独立的分频设置紧急关断功能9S12PWM模块外部引脚共7个外部引脚PWM0—5（4、3、2、1、80、79）PWM7（78）9S12PWM模块的时钟四个时钟源CLOCKA、CLOCKB、CLOCKSA、CLOCKSB。其中CLOCKA（B）可以把总线时钟进行1、2、4、8、16、32、64、128分频。ClockA的预分频因子通过PWMPRCLK寄存器中的PCKA2、PCKA1和PCKA0来选择，ClockB的预分频因子通过PWMPRCLK寄存器中的PCKB2、PCKB1和PCKB0来选择。总线时钟CLOCKACLOCKBCLOCKSACLOCKSB分频分频分频分频9S12PWM模块的时钟，CLOCKSA（SB）从CLOCKA（B）进行分频的比例因子可以为1、2、4、8、16、32、64、128、256，最大可以进行512分频。计算公式为：CLOCKSA（SB）=CLOCKA（B）/2*PRESCALER通道0、1、4、5可选CLOCKA或CLOCKSA；通道2、3、6、7可选CLOCKB或CLOCKSB。9S12PWM模块的计数器每个通道的计时器都有一个8位计数器、一个8位周期寄存器和一个8位占空比寄存器。输出波形的周期受周期寄存器的控制，当计数器的计数值等于周期寄存器的值时，PWM波周期结束。PWM的波形还跟占空比寄存器、输出极性和对齐方式有关。PWMCNTx计数寄存器在PWM通道工作时也可以被写入，但是暂时产生无效的波形。9S12PWM模块的允许控制PWM的允许位相当于“开关”，可以允许和禁止相应通道的PWM输出。每个PWM通道都对应一个允许（PWMEx），只有PWMEx=1时，对应的通道才输出波形。计数器计数结束的那一刻，只要PWMEx为高电平，则会自动开始下一个波形的输出。9S12PWM模块的极性控制每个PWM通道都对应一个极性设置位，决定了PWM波的输出首先是高电平还是低电平。当PPOLx被置位时，对应的通道首先输出高电平，直到计数器计数到占空比寄存器的值后变为低电平；反之则首先输出低电平，直到计数器计数到占空比寄存器的值后变为高电平。左对齐的输出波型PWMCAE寄存器中的CAEx位是输出格式的控制位。CAEx=0，则对应通道的输出格式是左对齐的。当使用左对齐格式输出时，8位的计数器只使用加法计数。当计数器加法计