S12單片機模塊應用及程序下載調試

　　摘要：本文對邀請賽選用的主控芯片MC9S12DG128單片機的一些外圍接口模塊作了介紹，包括功能上的描述和例程及初始化的過(guò)程，對一些參賽隊伍中遇到的Flash鎖死問(wèn)題也提供了解決的方案。

　　本次智能車(chē)邀請賽采用的MC9S12DG128(以下簡(jiǎn)稱(chēng)DG128)是Freescale公司推出的S12系列單片機中的一款增強型16位單片機，片內資源豐富，接口模塊包括SPI、SCI、IIC、A/D、PWM等，在汽車(chē)電子應用領(lǐng)域具有廣泛的用途。DG128在Flash存儲控制及加密方面也有很強的功能，加解密可配合第三方軟件使用。

　　DG128單片機采用增強型16位HCS12 CPU，片內總線(xiàn)時(shí)鐘最高可達25MHz;片內資源包括8K RAM、128K Flash、2K EEPROM; SCI、SPI、PWM串行接口模塊;脈寬調制模塊(PWM)可設置成4路8位或者2路16位，邏輯時(shí)鐘選擇頻率寬。它包括兩個(gè)8路10位精度A/D轉換器，控制器局域網(wǎng)模塊(CAN)，增強型捕捉定時(shí)器并支持背景調試模式。DG128有112-pin和80-pin兩種封裝形式，80-pin封裝的單片機沒(méi)有引出用于擴展的端口，只引出了一個(gè)8路A/D接口。

　　常用接口模塊及外部應用

　　PWM(Pulse Width Modulate)模塊：PWM脈寬調制波是一種可用程序來(lái)控制波形占空比、周期、相位的波形。它在電機驅動(dòng)、D/A變換等場(chǎng)合有著(zhù)廣泛的應用。本次大獎賽使用的電機驅動(dòng)芯片為MC33886，其輸入信號即為一路PWM信號。MC33886根據PWM信號的周期和占空比來(lái)控制電機的轉向和速度。大獎賽中使用的舵機也是用PWM來(lái)控制的。PWM信號的周期大于某一域值后可驅動(dòng)舵機工作，保持周期、調節PWM的占空比即可調節舵機的轉動(dòng)方向。在沒(méi)有電機、舵機的具體參數的情況下，可寫(xiě)一個(gè)可調周期、占空比的PWM輸出程序進(jìn)行測試。

　　A/D(Analog/Digital)模塊：A/D模數轉換模塊內部可分為三個(gè)部分：IP總線(xiàn)接口、轉換模式控制/寄存器列表、自定義模擬量。IP總線(xiàn)接口負責該模塊與總線(xiàn)的連接，實(shí)現A/D模塊和通用I/O的目的。轉換模式控制寄存器列表中有控制該模塊的所有的寄存器。自定義模擬量負責實(shí)現模擬量到數字量的轉換。為了與外部信號同步進(jìn)行A/D轉換，A/D有一個(gè)外部觸發(fā)轉換通道，用戶(hù)可以選擇觸發(fā)方式(沿觸發(fā)、電平觸發(fā))。

　　A/D模塊設有時(shí)鐘分頻機制。需要用戶(hù)注意的是，A/D模塊的最大轉換時(shí)鐘為2MHz，最小轉換時(shí)鐘為500KHz，用戶(hù)需要查看自己芯片的內部總線(xiàn)時(shí)鐘，必須使得分頻以后的轉換時(shí)鐘處于兩者之間，否則可能得不到正確的轉換結果。用戶(hù)可以設定轉換結果為有符號或是無(wú)符號數。比如，對于Vrh為5.12v，Vrl為0v時(shí)，輸入5.12V，8位有符號的結果是-$7F，無(wú)符號的結果是$FF。A/D模塊允許設置順序轉換，最大的順序轉換序列長(cháng)度是8。

　　大獎賽中車(chē)模對跑道的識別有可能會(huì )用到A/D模塊，識別電路的前端數據采集系統有很多種實(shí)現方案，如紅外發(fā)光二極管或是CMOS攝像頭來(lái)進(jìn)行數據采集。

　　Codewarrior軟件使用

　　大賽中采用Codewarrior 3.1 for HCS12作為推薦的程序編譯軟件。“CodeWarrior for S12” 是面向以HC12或S12為CPU的單片機嵌入式應用開(kāi)發(fā)的軟件包。包括集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE、處理器專(zhuān)家庫、全芯片仿真、可視化參數顯示工具、項目工程管理器、C交叉編譯器、匯編器、鏈接器以及調試器。在Codewarrior軟件中可以使用匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言，以及兩種語(yǔ)言的混合編程。

　　工程建立以后，需要定義裝載地址。default.prm文件用于定義目標代碼的裝載地址，用戶(hù)應當根據使用單片機的內存分配情況修改這個(gè)文件。CodeWarrior 自動(dòng)生成的 .prm 文件默認MC9S12DG128 的RAM 在：
　　RAM = READ_WRITE 0x0400 TO 0x1FFF;
　　這個(gè)默認區間必須修改，因為在這一空間有 1K 的I/O 寄存器空間 和2K EEPROM 空間。使用默認定義會(huì )丟失1K RAM 和 2K EEPROM。
　　我們在監控程序中修改RAM空間：
　　RAM = READ_WRITE 0x2000 TO 0x3FFF;
　　當然也可以修改到：
　　RAM = READ_WRITE 0x1000 TO 0x2FFF。
　　建議用戶(hù)采用我們的定義。
　　另外，我們使用：
　　STACKTOP 替代 STACKSIZE
　　因為STACKSIZE 0x100 在RAM低端留 0x100 空間，而使用 STACKTOP 0x3F00 可以將SP定義到RAM 高端。但是如果采用這種定義的方法，需要在前面定義RAM的時(shí)候，定義修改為：RAM=READ_WRITE 0x2000 TO 0x3EFF。 這樣，工程連接的時(shí)候才不會(huì )出現錯誤。

　　另外還需要對于工程文件中 Start12.c中函數 ：
　　void __interrupt 0 _Startup(void) 中
　　#ifdef _HCS12_SERIALMON
　　.......
　　.......
　　#endif

　　兩句宏命令注釋掉，使得其中的對于EEPROM,RAM起始位置控制寄存器初始化語(yǔ)句有效。這樣，下載后程序可以運行正常。
　　上述修改在大獎賽的官方網(wǎng)站上已有詳細說(shuō)明。

　　利用監控程序下載用戶(hù)程序：

　　監控程序(Monitor)的主要功能是對應用系統硬件及底層軟件進(jìn)行調試，也稱(chēng)為Debug程序，是最基本的調試工具。MC9S12DG128的Flash有128K，RAM有8K，而監控程序源代碼占用不到3K FLASH，占用23字節RAM。這對用戶(hù)程序的空間影響并不大。異步串行口是要用來(lái)做與PC通訊服務(wù)的，監控程序可以用，應用程序當然也可以使用。