單片機原理及應用

本書講述單片機（Micro Control Unit,MCU）的基礎知識、介面方法和應用技術，全書共14章。第1章介紹國內外單片機的發展、現狀與應用，同時簡要描述了傳統MCS?51系列單片機的基礎知識以及Freescale系列單片機的分類、特點。第2~12章以Freescale S12X系列16位單片機為藍本，分別講述S12X單片機的結構與組成、指令系統與彙編語言程序設計、模擬調試及C語言編程、并行輸入/輸出介面、定時器、A/D模/數轉換、SCI/SPI串列通信、PWM脈寬調製、CAN/LIN/I2C匯流排、XGATE外設協處理器、μC/OS?Ⅱ嵌入式操作系統應用等，並從應用的角度列出了相關模塊的使用和配置方法。第13章給出了使用S12X單片機實現兩個綜合應用的嵌入式系統實例。第14章描述了S12XS128開發平台的DIY設計製作及其參考資源。

書中各章節配有一些硬體電路實例和軟體程序實例，單片機與常用外設的介面方法貫穿在全書之中，所給出的彙編語言程序或C語言程序均已在CodeWarrior集成開發環境與MC9S12XDT512開發板或MC9S12XS128開發板上調試通過。

本書假定讀者具有基本的數字電路知識和一定的微機原理概念。本書可作為高等院校電子信息工程、通信工程、工業測控、汽車電子、醫學電子、計算機應用等電類相關專業學生的課程教材，同時也可作為單片機系統（嵌入式系統）開發與研究人員的參考書籍。

第1章 概述

1.1 單片機的定義、發展、特點及應用

1.2 MCS 51單片機概況

1.2.1 MCS 51單片機功能特性

1.2.2 MCS 51單片機引腳說明

1.2.3 MCS 51單片機的最小系統

1.3 Freescale單片機

1.3.1 Freescale種類繁多的個性化單片機系列

1.3.2 Freescale S12(X)系列單片機簡介

1.3.3 Freescale S12(X)系列單片機的命名規則

第2章 S12X單片機的結構與組成

2.1 S12X單片機的主要功能與結構

2.1.1 功能特性

2.1.2 內部結構

2.1.3 MC9S12XS單片機的封裝與引腳

2.2 運行模式

2.3 振蕩器和時鐘電路

2.4 MC9S12XS128單片機的最小系統設計

2.5 系統複位、運行監視與時鐘選擇

2.6 存儲器

2.6.1 存儲器地址空間分配

2.6.2 存儲器映射管理控制

2.7 中斷系統

2.7.1 中斷源

2.7.2 中斷向量

2.7.3 中斷處理過程、優先順序與嵌套

2.7.4 中斷的使用和配置

第3章 指令系統與彙編語言程序設計

3.1 CPU寄存器

3.2 定址方式

3.3 指令概覽

3.3.1 數據傳送類指令

3.3.2 算術運算類指令

3.3.3 邏輯運算類指令

3.3.4 程序控制類指令

3.3.5 中斷類指令

3.3.6 CPU控制類指令

3.3.7 全局讀寫類指令

3.3.8 其他指令

3.4 使用彙編語言的程序設計

3.4.1 彙編語言的指令格式與偽指令

3.4.2 彙編語言編程舉例

3.4.3 彙編語言編程小提示

第4章模擬、調試及C語言編程

4.1 S12X單片機開發板

4.2 集成開發環境CodeWarrior IDE

4.2.1 CodeWarrior開發入門

4.2.2 完全軟體模擬調試

4.2.3 使用BDM的程序下載與在線調試

4.2.4 prm文件內容的簡要說明

4.3 使用C語言的S12X單片機編程開發

4.3.1 常用的C語句操作示例

4.3.2 基本變數類型和定義

4.3.3 位域變數的定義和使用

4.3.4 變數的特殊定義

4.3.5 #pragma程序管理

4.3.6 C語言結合彙編語言編程

4.3.7 C語言中斷服務程序的編寫

4.4 基於CodeWarrior的S12X單片機編程開發實踐

4.4.1 應用實例：使用彙編語言的LED跑馬燈控制程序

4.4.2 應用實例：使用彙編語言的IRQ中斷控制程序

4.4.3 應用實例：使用C語言的LED燈控制程序

4.4.4 應用實例：使用C語言的定時器中斷控制程序

第5章 并行輸入/輸出介面

5.1 并行I/O介面功能描述

5.1.1 并行I/O介面簡介

5.1.2 并行I/O介面功能

5.2 并行I/O介面寄存器的使用與設置

5.3 應用實例：簡單數字量輸入/輸出介面設計

5.4 應用實例：鍵盤輸入介面設計

5.5 應用實例：LED數碼管顯示介面設計

第6章 定時器

6.1 TIM/ECT定時器

6.1.1 TIM/ECT定時器功能描述

6.1.2 輸入捕捉/輸出比較

6.1.3 脈衝累加器

6.1.4 模數遞減計數器

6.1.5 TIM/ECT定時器的使用與設置

6.1.6 應用實例：利用TIM定時器的輸出比較功能實現定時

6.1.7 應用實例：利用TIM定時器的輸入捕捉功能實現脈衝計數

6.1.8 應用實例：利用ECT定時器的脈衝累加器和模數遞減計數器

6.2 PIT周期中斷定時器

6.2.1 PIT定時器功能描述

6.2.2 PIT定時器的使用與設置

6.2.3 應用實例：利用PIT定時器實現定時

6.3 RTI實時中斷定時

第7章 ATD模/數轉換

7.1 A/D轉換概述

7.2 ATD模塊工作原理

7.3 ATD模塊的使用與設置

7.4 應用實例：A/D轉換並輸出結果

第8章 SCI/SPI串列通信

8.1 SCI串列通信

8.1.1 SCI非同步串列通信規範

8.1.2 SCI模塊的功能與設置

8.1.3 應用實例：利用SCI實現串列收發數據

8.2 SPI串列通信

8.2.1 SPI同步串列外設介面規範

8.2.2 SPI模塊的功能與設置

8.2.3 應用實例：利用SPI實現數字量輸入/輸出控制

第9章 PWM脈寬調製

9.1 PWM概述

9.2 PWM結構原理和功能描述

9.3 PWM模塊的使用與設置

9.4 應用實例：使用PWM輸出脈衝序列和D/A轉換

第10章 CAN匯流排、LIN匯流排與I2C匯流排

10.1 CAN匯流排

10.1.1 CAN匯流排規範

10.1.2CAN模塊的使用與設置

10.1.3應用實例：MSCAN模塊實現數據收發

10.2 LIN匯流排

10.2.1 LIN匯流排協議

10.2.2 LIN模塊的使用與設置

10.2.3 應用實例：LIN匯流排通信的軟體實現

10.3 I2C匯流排

10.3.1 I2C匯流排規範

10.3.2 I2C模塊的使用與設置

第11章 XGATE外設協處理器

11.1 S12X的XGATE概述

11.2 XGATE的使用與配置

11.3 應用實例：使用XGATE系統的程序實現

第12章 μC/OS?Ⅱ嵌入式操作系統應用

12.1 嵌入式實時操作系統概述

12.2 μC/OSⅡ在S12X單片機上的移植與應用

12.2.1 移植μC/OSⅡ的必要性及條件

12.2.2 在S12X單片機上移植μC/OSⅡ

12.2.3 測試移植代碼

12.2.4 應用實例：S12X使用μC/OSⅡ的多任務實現

第13章 S12X單片機綜合應用系統實例

13.1 LCD液晶顯示的溫度檢測系統

13.1.1 應用分析

13.1.2 硬體設計

13.1.3 軟體設計

13.2 智能車控制系統

13.2.1 硬體設計

13.2.2 軟體設計

第14章 S12XS128開發平台的DIY設計與使用

14.1 系統設計說明與配置

14.1.1 設計說明

14.1.2 開發平台跳線設置

14.1.3 開發平台介面資源簡述

14.2 核心板硬體設計及描述

14.2.1 核心板功能概述

14.2.2 核心板硬體電路設計

14.3 擴展板硬體設計及描述

14.3.1 擴展板功能概述

14.3.2 擴展板硬體電路描述

14.4 開源模擬器製作方法

14.4.1 TBDML調試介面簡介

14.4.2 TBDML調試工具製作步驟

14.4.3 TBDML調試工具原理圖

附錄A S12X彙編指令索引表

附錄B CQUS12X開發板全電路原理圖

附錄C ASCII碼錶