S12单片机模块应用及程序下载调试

S12单片机模块应用及程序下载调试

本次智能车邀请赛采用的MC9S12DG128(以下简称DG128)是Freescale公司推出的S12系列单片机中的一款增强型16位单片机，片内资源丰富，接口模块包括SPI、SCI、IIC、A/D、PWM等，在汽车电子应用领域具有广泛的用途。DG128在Flash存储控制及加密方面也有很强的功能，加解密可配合第三方软件使用。

　　DG128单片机采用增强型16位HCS12 CPU，片内总线时钟最高可达25MHz;片内资源包括8K RAM、128K Flash、2K EEPROM; SCI、SPI、PWM串行接口模块;脉宽调制模块(PWM)可设置成4路8位或者2路16位，逻辑时钟选择频率宽。它包括两个8路10位精度A/D转换器，控制器局域网模块(CAN)，增强型捕捉定时器并支持背景调试模式。DG128有112-pin和80-pin两种封装形式，80-pin封装的单片机没有引出用于扩展的端口，只引出了一个8路A/D接口。

　　常用接口模块及外部应用

　　PWM(Pulse Width Modulate)模块：PWM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。它在电机驱动、D/A变换等场合有着广泛的应用。本次大奖赛使用的电机驱动芯片为MC33886，其输入信号即为一路PWM信号。MC33886根据PWM信号的周期和占空比来控制电机的转向和速度。大奖赛中使用的舵机也是用PWM来控制的。PWM信号的周期大于某一域值后可驱动舵机工作，保持周期、调节PWM的占空比即可调节舵机的转动方向。在没有电机、舵机的具体参数的情况下，可写一个可调周期、占空比的PWM输出程序进行测试。

　　A/D(Analog/Digital)模块：A/D模数转换模块内部可分为三个部分：IP总线接口、转换模式控制/寄存器列表、自定义模拟量。IP总线接口负责该模块与总线的连接，实现A/D模块和通用I/O的目的。转换模式控制寄存器列表中有控制该模块的所有的寄存器。自定义模拟量负责实现模拟量到数字量的转换。为了与外部信号同步进行A/D转换，A/D有一个外部触发转换通道，用户可以选择触发方式(沿触发、电平触发)。

　　A/D模块设有时钟分频机制。需要用户注意的是，A/D模块的最大转换时钟为2MHz，最小转换时钟为500KHz，用户需要查看自己芯片的内部总线时钟，必须使得分频以后的转换时钟处于两者之间，否则可能得不到正确的转换结果。用户可以设定转换结果为有符号或是无符号数。比如，对于Vrh为5.12v，Vrl为0v时，输入5.12V，8位有符号的结果是-$7F，无符号的结果是$FF。A/D模块允许设置顺序转换，最大的顺序转换序列长度是8。

　　大奖赛中车模对跑道的识别有可能会用到A/D模块，识别威廉希尔官方网站 的前端数据采集系统有很多种实现方案，如红外发光二极管或是CMOS摄像头来进行数据采集。

　　Codewarrior软件使用

　　大赛中采用Codewarrior 3.1 for HCS12作为推荐的程序编译软件。"CodeWarrior for S12" 是面向以HC12或S12为CPU的单片机嵌入式应用开发的软件包。包括集成开发环境IDE、处理器专家库、全芯片仿真、可视化参数显示工具、项目工程管理器、C交叉编译器、汇编器、链接器以及调试器。在Codewarrior软件中可以使用汇编语言或C语言，以及两种语言的混合编程

工程建立以后，需要定义装载地址。default.prm文件用于定义目标代码的装载地址，用户应当根据使用单片机的内存分配情况修改这个文件。CodeWarrior 自动生成的 .prm 文件默认DG128 的RAM 在：

　　RAM = READ_WRITE 0x0400 TO 0x1FFF;

　　这个默认区间必须修改，因为在这一空间有 1K 的I/O 寄存器空间 和2K EEPROM 空间。使用默认定义会丢失1K RAM 和 2K EEPROM。

　　我们在监控程序中修改RAM空间：

　　RAM = READ_WRITE 0x2000 TO 0x3FFF;

　　当然也可以修改到：

　　RAM = READ_WRITE 0x1000 TO 0x2FFF。

　　建议用户采用我们的定义。

　　另外，我们使用：

　　STACKTOP 替代 STACKSIZE

　　因为STACKSIZE 0x100 在RAM低端留 0x100 空间，而使用 STACKTOP 0x3F00 可以将SP定义到RAM 高端。但是如果采用这种定义的方法，需要在前面定义RAM的时候，定义修改为：RAM=READ_WRITE 0x2000 TO 0x3EFF。另外还需要对于工程文件中 Start12.c中函数 ：

　　void __interrupt 0 _Startup(void) 中

　　#ifdef _HCS12_SERIALMON

　　.......

　　.......

　　#endif

　　两句宏命令注释掉，使得其中的对于EEPROM,RAM起始位置控制寄存器初始化语句有效。这样，下载后程序可以运行正常。

利用监控程序下载用户程序：

　　监控程序(Monitor)的主要功能是对应用系统硬件及底层软件进行调试，也称为Debug程序，是最基本的调试工具。DG128的Flash有128K，RAM有8K，而监控程序源代码占用不到3K FLASH，占用23字节RAM。这对用户程序的空间影响并不大。异步串行口是要用来做与PC通讯服务的，监控程序可以用，应用程序当然也可以使用。

　　下载用户程序至片内资源是监控程序的基本功能。清华大学Freescale MCU & DSP应用研发中心开发的基于DG128的监控程序代码小于4KB，起始地址为$F000处，它把$FF80的中断向量表移到EF80处，顺序不变。用户可以使用$EF80处的中断向量表，此中断向量表和MC9S12DG128手册上的中断向量表顺序相同，只是从$FF80移到了$EF80。监控程序起来时，如果串口在4秒内没有收到数据，就会检查$EFFE-$EFFF(用户复位向量表)是否为FFFF。如果不是，说明FLASH中有用户程序，程序自动调转到$EFFE-$EFFF所指向的用户程序。如果程序起来4秒内串口接到数据或者$EFFE-$EFFF为$FFFF，则进入DEBUG监控程序。该监控程序中F命令下载程序到FLASH中，可识别S1或S2格式的S19文件。按“F”键后，开发板上的单片机等待接收来自串行口的数据文件。然后选择“发送” -→“发送文本文件”，找到要下载的*.S19文件，按“打开(O)”，这样，就把文件下载到FLASH中去了。注意，文件类型应选“所有文件”。待再次出现提示符说明程序已下载完成。

　　从PC寄存器的地址处，开始运行程序。可以用Ctrl+P 命令修改PC指针到拟运行程序的起始地址。如果是汇编的代码从下载地址开始执行即可;但如果是C语言编译生成的代码，需要加29后的地址再执行。这是因为工程是从START12.C开始执行，然后再执行用户的main.c。这是codewarrior内部规定的。用户只需要知道就可以了。用户程序的入口地址是用户在default.prm文件中定义的代码地址加上29。然后键入“G”命令。这时便可以执行用户程序了。如果用户程序中无法从主循环中跳出，需要停止用户程序的时候按一下复位键即可。