Infineon单片机技术与应用讲义

Infineon单片机技术与应用授课教师：周端，张剑贤课程的主要内容学习XC166系列单片机的体系结构掌握软/硬件开发环境完成基于XC167CI单片机的基本实验掌握系统的综合调试方法。课程内容安排一般单片机开发方法单片机最小系统设计XC167开发板介绍集成开发环境使用LED实验串口实验定时器实验综合实验一综合实验二第1章：英飞凌单片机简介概述XC167-CI实验板简介第一部分：概述单片机的概念XC166系列单片机命名规则Infineon单片机分类Infineon单片机的发展及应用微型计算机由CPU、存储器、定时/计数器、输入/输出接口电路、中断控制器等大规模IC芯片安置在一个电路板上，加上键盘、显示器等构成了微型计算机的硬件部分。单片机将微型计算机系统所用的大多数IC芯片集成到一个芯片中。单片机：将微型计算机的CPU、存储器、I/O端口、中断控制器等全部做在一个芯片中。微型计算机与单片机在硬件结构上的比较数据RAMCPU并行I/O程序ROM定时/计数器串型端口中断控制器扩展I/O端口系统总线（DB、AB、CB）微型计算机的组成框图（由多个IC芯片组装在一个主电路板上）单片机所有单元都组装在一个IC芯片上MCUInfineon单片机分类根据每种型号的存储器的类型分类无ROM型：C167CR-LMROM型：C167CR-16RMOTP型：C164CI-8EMFLASH型：XC167CI-32F根据性能分类低价格：C161一般通用：C164CI高集成：C167CRXC166系列单片机命名规则DIP(dualin-linepackage)双列直插式封装BGA(ballgridarray)球形触点陈列QFP(quadflatpackage)方形扁平封装TQFP(Thinquadflatpackage)簿片方形扁平封装民用级0～70ºC工业级－40~85ºC军用级－55～125ºC第二部分：XC167CI实验板简介XC167-CI单片机简介XC167-CI单片机特性XC167-CI实验板功能模块介绍XC167CI芯片外部资源103个可位寻址的I/O调试接口主晶振8.0MHZ内部集成PLL，可以倍频到40MHZ辅助晶振32.768KHZXC167CI的引脚配置图XC167CI单片机特性5级流水线高性能16位CPU25ns的指令周期时间（CPU时钟频40MHz）25ns乘法（16x16位），后台除法（32/16位），乘累加（MAC）指令（CPU时钟频率40MHz）灵活的同步外部总线接口16级优先级中断系统，8个组优先级片上支持调试（ODCS）XC167CI单片机特性8KB/12KB片上RAM128KB/256KB程序Flash存储器16通道10位数模转换器，转换时间3µs各带两个独立时间基准的两个16通道捕获/比较单元带有两个独立定时器的CAPCOM6模块，产生用于交流和直流电机控制的PWM信号10位寻址,400kbit/s的I²C总线模块XC167CI单片机特性两个同步/异步串行通道（USART）两个高速同步串行通道（SPI）TwinCAN模块，带32个报文缓存和网关功能的两个全功能CAN节点多达103个I/O引脚，可单独位寻址封装：P-TQFP-144薄塑料扁平封装温度范围：-40..85°C、-40..125°CXC167CI芯片模块框图数据RAM程序RAM数据管理单元外围总线控制实时控制看门狗定时器中断和外围事件控制器AD转换器通用定时器异步/同步串行接口高速同步串行接口比较/捕获单元TwinCAN模块IIC总线可编程FLASH晶振/锁相环片上调试支持程序管理单元双端口RAMXC167CI实验板功能模块介绍XC167-CI实验板XC167CI简装开发板的特点英飞凌系列的XC167CI采用的是TQFP144的封装形式板上的双重电源可以为XC167CI提供5V伏/2点6伏的电压。高速的CAN收发器，LIN收发器，EPROM，URAT（RS232串口）8位低功耗的LEDXC167CI开发板上的连接器–SUB-D9连接器经由RS232口使用在ASC0接口处。–在JTAG(JointTestActionGroup;联合测试行动小组)接口(OCDS)处使用16管脚的针状接头。–在高速的CAN收发器(CAN1)处使用了SUB-D9连接器。–在LIN收发器（ASC1）处使用了4管脚的针状接头。XC167CI开发板上的元器件–双重的下拉式电压整流器（TLE7469）可以提供5V伏/2点6伏的电压–两个用来验证是否接通电源(5Volt/2.6Volt)的LED。–用来指示处于激活状态的LED。–2个CAN接收器TLE6250–1个LIN接收器TLE7259开发板电路图CPU部分电源部分JTAG接口与启动配置串行接口电路CAN接口电路LIN接口电路LED电路EEPROM电路CPU部分主晶振写信号定时器引脚输入外部访问使能复位引脚地址/数据总线比较/捕获模块异步/同步串行接口TwinCAN模块非屏蔽中断片选信号模拟通道辅助晶振带上划线符号为低电平有效电源部分电源转换芯片JTAG接口与启动配置JTAG(JointTestActionGroup,联合测试行动小组)JTAG大致分两类，一类用于测试芯片的电气特性，检测芯片是否有问题；一类用于Debug一个含有JTAGDebug接口模块的CPU，只要时钟正常，就可以通过JTAG接口访问CPU的内部寄存器和挂在CPU总线上的设备，如RAM，FLASH，GPIO等JTAG引脚说明TCK为测试时钟输入TDI为测试数据输入TDO为测试数据输出TMS为测试模式选择/TRST为测试复位，输入引脚，低电平有效。启动模式选择模式开关说明启动模式说明（1）片上仿真器可以通过串口（ASC0）将启动代码置入XC167CI内部的PSRAM。XC167CI将会在PRSAM外部执行被置入的启动代码。（2）如果用开发板上的OCDS进行仿真，DIP开关-S102必须采用第一种模式（OFF-OFF-OFF-OFF）。（3）开发板不支持外部启动（/EA=0）的模式，在使用外部启动时要注意外部存储器和启动条件（通过P0口配置）。串行接口电路TTL电平与RS232电平转换芯片DB9串行接口TTL电平与RS232电平TTL电平：逻辑“0：0.4V；逻辑“1”：+3V～+5V。RS-232C采用负逻辑，即逻辑“0”：+5V～+15V；逻辑“1”：-5V～-15V。RS-232-C是美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一种串行物理接口标准传输距离随着传输速率的增加而减小。当传输速率9600b/s，最大传输距离为76m。当传输速率20kb/s，传输距离不超过15m。9针RS-232串口（DB9）1－－CD载波侦测（CarrierDetect）2－－RXD接收数据（Receive）3－－TXD发送数据（Transmit）4－－DTR数据终端准备（DataTerminalReady）5－－GND地线（Ground）6－－DSR数据准备好（DataSetReady）7－－RTS请求发送（RequestToSend）8－－CTS清除发送（ClearToSend）9－－RI振铃指示（RingIndicator）CAN接口电路CAN接口芯片CAN总线“ControllerAreaNetwork”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点实际上同一网络中最多可挂接110个节点通常电压值为：CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V。LIN接口电路LIN总线接口芯片LIN总线一种汽车专用总线，CAN网络的辅助网络，使用串行总线通信标准。数据传输位速率通常小于10kb/sv的低速车身网络。LED电路EEPROM电路SPI总线协议的串行EEPROMSPI总线串行外围设备接口SPI（serialperipheralinterface）总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。SPI总线是一种三线同步总线，因此硬件功能很强SPI传输串行数据时首先传输最高位。波特率可以高达5Mbps，具体速度大小取决于SPI硬件。第三章：体系结构存储器组织中央处理器XC167CI芯片模块框图数据RAM程序RAM数据管理单元外围总线控制实时控制看门狗定时器中断和外围事件控制器AD转换器通用定时器异步/同步串行接口高速同步串行接口比较/捕获单元TwinCAN模块IIC总线可编程FLASH晶振/锁相环片上调试支持程序管理单元双端口RAM存储器组织XC167CI的存储器空间按照“冯·诺依曼”体系结构组织，这意味着数据和代码的访问使用同一的线性地址空间。所有物理上独立的存储器区包括：内部ROM/FLASH/OTP（部分产品使用），内部RAM，内部特殊功能寄存器区（SFR和ESFR），内部I/O区和外部存储区，这些存储器统一映射到一个共同的地址空间。地址空间总览存储结构XC167可寻址存储器空间为16MB，分为256段，每段64KB。每段又细分为4个数据页，每页16KB。段页式存储结构字节存储结构特殊功能寄存器区特殊功能寄存器（SFR）控制XC167系统和外设的功能，可以通过以下三个专用地址区域访问特殊功能寄存器：512字节SFR区（位于内部RAM上方：00’FFFFH…00’FE00H）512字节ESFR区（位于内部RAM下方：00’F1FFH…00’F000H）4KB的用作内部IO区的XSFR区（位于ESFR区下方：00’EFFFH…00’E000H）这种地址组织方式保证与C166系列产品向上兼容注：SFR区，ESFR区以及内部RAM的高256字节均可位寻址（图中斜线标注部分）数据存储区XC167中有两个片上RAM区，用于数据存储2KB双端口（DualPort）RAM（DPRAM）00’F600H…00’FDFFH可用于存储全局寄存器组（GPR）、系统堆栈、变量和其它数据，尤其用于存储MAC操作数4KB数据（Data）SRAM（DSRAM）00’C000H…00’CFFFH可用于存储系统堆栈（推荐使用）、变量和其它数据注：数据也可以存储在PRAM中，但是访问数据存储区的速度最快。代码不能在DPRAM,DSRAM中执行数据存储区地址映射程序存储区XC167中有两个片上程序存储区，用于代码/数据存储256KB程序FLASH/ROM，C0’0000H…C3’FFFFH存储代码和常量数据。FLASH可以通过软件（反复）编程，ROM只能在工厂掩模编程6KB程序SRAM（PSRAM）E0’0000H…E0’17FFH存储临时代码和其它数据，比如高级引导加载程序可写在PRAM中，继而执行该程序对片上存储器进行编程程序存储区地址映射系统堆栈系统堆栈可位于XC167存储空间任意地址单元。所有堆栈操作，均由24位堆栈指针寻址相关的堆栈存储单元。堆栈指针寄存器（SP）中存放指针的低16位（堆栈指针的偏移量），堆栈指针段寄存器（SPSEG）中存放指针的高8位（堆栈段）。按照从高地址到低地址的顺序产生系统堆栈（压栈顺序从高到低）。数据压栈前SP递减，数据出栈后SP递增。系统堆栈最大64KB。系统堆栈只支持字访问。通过堆栈指针寻址堆栈访问过程0xFFFF0xFFFE0xFFFD0xFFFC0x0000栈顶栈底SP压栈SP-2出栈SP+2IO区XC167地址空间中下列区域属于IO区：外部IO区用于访问片外外设或存储器，包括片上的LXBUS（外部总线内部标识符）外设，如TwinCAN模块。内部IO区用于访问片内外设。内部IO区分为三个区：SFR区，地址范围：00’FFFFH…00’FE00H512字节ESFR区，地址范围00’F1FFH