Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С
Шрифт:
1.4.2. Обозначения МК
Каждая модель МК в составе семейства 68HC12/HCS12 имеет собственное сокращенное обозначение. Это обозначение используется для маркировки корпуса МК и при заказе ИС МК у производителя. Система сокращенных обозначений для МК семейства 68HC12 и HCS12 представлена на рис. 1.9. Обратите внимание, что каждое поле в сокращенной записи отражает определенную техническую характеристику изделия. В перечень технических характеристик входят не только структура МК и частота тактирования (функциональные характеристики), но и тип корпуса, диапазон рабочих температур, т.е. характеристики, связанные с конструктивным исполнением и условиями эксплуатации конечного изделия.
Рис. 1.9. Система обозначений МК семейства 68HC12/HCS12
1.4.3. Модельный ряд HCS12
В настоящее время компания Motorola/Freescale Semiconductor выпускает около 40 МК с процессорным ядром HCS12 (рис. 1.10 [1] ). Традиционно для Motorola/Freescale Semiconductor все МК одного семейства группируются в серии по схожести периферийных устройств. Внутри серии МК различаются объемом резидентной памяти и числом линий портов ввода/вывода. Все МК семейства HCS12 внутри одной серии совместимы по выводам корпусов, благодаря чему на печатную плату можно установить МК с большей памятью без изменения платы.
1
таблица рис. 1.10 была дополнена авторами перевода с учетом выпущенных в 2005–2006 г.г. новых моделей МК семейства HCS12.
| Тип
| ПЗУ FLASH, байты | ОЗУ, байты | EEPROM, байты | Число линий ввода/вывода | Контроллеры последовательных интерфейсов | Таймер Число каналов/разрядность | АЦП Число каналов/разрядность | Модуль ШИМ Число каналов/разрядность | Специальные модули *) | Частота шины CPU, МГц | Напряжение питания, В |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Серия А | |||||||||||
| MC9S12A32 | 32000 | 4096 | 1024 | 91 | IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | 25 | 5 | |
| MC9S12A64 | 65536 | 4096 | 1024 | 59 91 | IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 7/8 8/8 | 25 | 5 | |
| MC9S12A128 MC9S12A128B | 131072 | 8192 | 2048 | 59 91 | IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | EBUS | 25 | 5 |
| MC9S12A256B | 26144 | 12288 | 4096 | 59 91 | IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 2/10 3/10 8/10 | 4/16 8/8 | EBUS | 25 | 5 |
| MC9S12A512 | 512000 | 4096 | 1024 | 59 | IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 16/10 | 7/8 | 25 | 5 | |
| Серия С | |||||||||||
| MC9S12C32 | 32000 | 2000 | нет | 60 | CAN SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 6/8 | LVI | 16 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12C64 | 64000 | 4000 | нет | 60 | CAN SCI SPI | 8/16 | 8 | 6/8 | LVI | 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12C96 | 96000 | 4000 | нет | 60 | CAN SCI SPI | 8/16 | 8 | 6/8 | LVI | 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12C128 | 128000 | 4000 | нет | 60 | CAN SCI SPI | 8/16 | 8 | 6/8 | LVI | 25 | 3,3 5,0 |
| Серия D | |||||||||||
| MC9S12D32 | 32000 | 4096 | 1024 | 91 | CAN IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | 25 | 5,0 | |
| MC9S12D64 | 65536 | 4096 | 1024 | 59 91 | CAN IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 7/8 8/8 | 25 | 5,0 | |
| MC9S12DJ64 | 65536 | 4096 | 1024 | 59 91 | CAN IIC J1850 2 SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 7/8 8/8 | 25 | 5,0 | |
| MC9S12DB128 | 131072 | 8192 | 2048 | 91 | BYTE-FLIGHT 2 CAN 2 SCI 2 SPI | 8/16 | 16/10 | 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DB128B | 131072 | 8192 | 2048 | 91 | BYTE-FLIGHT CAN 2 SCI 2 SPI | 8/16 | 16/10 | 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DG128 MC9S12DG128B | 131072 | 8192 | 2048 | 59 91 | 2 CAN IIC 2 SCI SCP 2 SPI | 7/16 8/16 | 16/10 | 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DG256B | 26144 | 12288 | 4096 | 91 | 2 CAN IIC 2 SCI 2 SPI | 8/16 | 16/10 | 4/16 8/8 | EBUS LVI | 25 | 5,0 |
| MC9S12DJ128 MC9S12DJ128B | 131072 | 8192 | 2048 | 59 91 | 2 CAN IIC J1850 2 SCI 2 SPI | 7/16 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DJ256B | 262144 | 12288 | 4096 | 59 91 | 2 CAN IIC J1850 2 SCI 3 SPI | 7/16 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DP256B | 262144 | 12288 | 4096 | 91 | 5 CAN IIC J1850 2 SCI 3 SPI | 8/16 | 16/10 | 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DP512 | 512000 | 12288 | 4096 | 91 | 5 CAN IIC J1850 2 SCI 3 SPI | 8/16 | 16/10 | 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DT128 MC9S12DT128B | 131072 | 8192 | 2048 | 91 | 3 CAN IIC 2 SCI 2 SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | EBUS | 25 | 5,0 |
| MC9S12DT256B | 262144 | 12288 | 4096 | 91 | 3 CAN IIC 2 SCI 2 SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | EBUS LVI | 25 | 5,0 |
| Серия E | |||||||||||
| MC9S12E64 | 65536 | 4096 8192 | нет | 59 91 | IIC 3 SCI SPI | 4/16 | 16/10 | 6/8 | PWMF 2 DAC | 25 | 5,0 |
| Серия G | |||||||||||
| MC9S12GC16 | 16000 | 2000 | нет | 60 | SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 6/8 | LVI | 16 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12GC32 | 32000 | 2000 | нет | 60 | SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 6/8 | LVI | 16 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12GC64 | 64000 | 4000 | нет | 60 | SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 6/8 | LVI | 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12GC96 | 96000 | 4000 | нет | 60 | SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 6/8 | LVI | 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12GC128 | 128000 | 4000 | нет | 60 | SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 6/8 | LVI | 25 | 3,3 5,0 |
| Серия H | |||||||||||
| MC9S12H128 | 131072 | 6000 | 4096 | 99 | 2 CAN IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 16/10 | 4/16 8/8 | EBUS LVI LCD 32x4 MC 24 | 16 | 5,0 |
| MC9S12H256 | 262144 | 12288 | 4096 | 99 | 2 CAN IIC 2 SCI SPI | 8/16 | 16/10 | 4/16 8/8 | EBUS LVI | 16 | 5,0 |
| Разные МК | |||||||||||
| MC9S12NE64 | 64000 | 8000 | нет | 48 80 | Ethernet IIC 2 SCI SPI | 4/16 | 8/10 | нет | RTI | 25 | 3,3 5,0 |
| MC9S12T64 | 65536 | 2048 | 2048 | SCI SPI | 8/16 | 8/10 | 4/16 8/8 | 5,0 | |||
| MC9S12UF32 | 32768 | 3584 | нет | 75 | SCI USB 2.0 | 8/16 | 30 | 5,0 |
Рис. 1.10. Технические характеристики МК семейства HCS12
Примечание:
EBUS — модуль интерфейса внешней магистрали;
LVI — модуль контроля за пониженным напряжением питания;
RTI — модуль меток реального времени;
PWMF — модуль специализированного генератора для управления силовыми коммутаторами в электроприводе;
DAC — модуль одноканального ЦАП;
LCD 32x4 — контроллер управления ЖКИ-дисплеем (4 группы по 32 сегмента);
MC 24 — 24 выхода с повышенной токовой нагрузкой для управления маломощными шаговыми электродвигателями.
Сегодня в состав семейства HCS12 входят 6 серий. Серия А — МК общего применения с тремя типами относительно простых контроллеров последовательных интерфейсов. Серии С и CG — недорогие модели без EEPROM, способные работать при пониженном напряжении питания. Серия D, объединяющая наибольшее число МК, ориентирована на использование в CAN–приложениях. Отдельные модели содержат до 5 CAN–контроллеров на кристалле! Серия E — МК с встроенным ШИМ–генератором для управления электроприводом. Серия H — специализированные МК для управления приборными панелями автомобилей, содержат драйверы шаговых двигателей стрелочных индикаторов и контроллер управления ЖК–индикатором. Указанная производителем специализация не препятствует использованию этих МК в устройствах другого типа с многофункциональными приборными панелями. Три последних МК в таблице рис. 1.10 — родоначальники новых серий. Среди них особенно интересен МК HC9S12NE64 c контроллером 10/100 Ethernet на кристалле.
1.5. Заключение по главе 1
В этой главе мы дали определение встраиваемым системам и привели примеры таких систем. Мы также обсудили проблемы, связанные с разработкой встраиваемых систем. В заключении мы провели обзор основных технических характеристик микроконтроллеров семейства 68HC12/HCS12, тех МК, с которыми Вы будете иметь дело на протяжении всей этой книги.
1.6. Вопросы и задания
1. Перечислите основные блоки вычислителя.
2. Какие функции выполняет центральный процессор в составе вычислителя?
3. Дайте определение термину компьютер.
4. Дайте определение термину микропроцессор.
5. Дайте определение термину микроконтроллер.
6. Как называется магистраль микропроцессорной системы, по которой передаются сигналы управления от центрального процессора к блоку памяти?
7. Какие функции может исполнять модуль ШИМ микроконтроллера 68HC12 в системе управления?
8. Перечислите, какие домашние встроенные системы не были упомянуты в этой главе?
1. Поясните, чем отличаются микроконтроллер и персональный компьютер.
2. В тексте изученной Вами главы утверждается, что разработчик персональных компьютером может не уделять значительного внимания мощности потребления и размерам блока памяти своего изделия. Почему так? Каковы ограничения? В каких изделиях этого класса ограничения на мощность потребления умеренные, в каких более жесткие?
3. Приведите примеры работы встроенных систем в реальном масштабе времени?
4. В каких случаях Вы, как разработчик встроенной системы, можете выбрать однокристальный режим работы МК, а в каких расширенный режим работы?
5. В тексте главы утверждается, что тестирование встраиваемой микропроцессорной системы является достаточно сложной задачей, решение которой должно быть продумано на стадии проектирования изделия. Почему так?
1. Программно–аппаратный дуализм встраиваемой микропроцессорной системы?
2. В настоящее время встраиваемые системы перестают быть автономными устройствами. Они связываются между собой подобно объединению компьютеров в сеть Internet. Поэтому в скором времени пользователь столкнется с необходимостью понимания не только своей собственной системы, но и понимания абстрактного взаимодействия систем. Как Вы представляете себе проблемы создания информационных сетей на основе встраиваемых систем? Как изменится инфраструктура нашего общества при реализации этих идей?
Глава 2
ПРОГРАММИРОВАНИЕ ВСТРАИВАЕМЫХ СИСТЕМ И СТРУКТУРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ГЛАВЫ ВЫ СМОЖЕТЕ:
• Провести сравнительный анализ языка ассемблер и языков программирования высокого уровня для разработки программного обеспечения встраиваемых систем.
• Рассказать об особенностях языка Си, которые позволили выбрать его в качестве основного языка высокого уровня для кодирования управляющих программ встраиваемых систем.
• Рассказать об основных положениях метода структурного проектирования и применить этот метод на практике в области встраиваемых систем.