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第1章 嵌入式系统简介1

1.1嵌入式系统1

1.1.1系统1

1.1.2嵌入式系统1

1.1.3嵌入式系统的分类2

1.2嵌入式系统硬件3

1.2.1嵌入式微处理器3

1.2.2嵌入式微控制器3

1.2.3嵌入式DSP处理器4

1.2.4嵌入式片上系统4

1.3嵌入式系统软件4

1.4嵌入式操作系统5

1.4.1嵌入式操作系统的种类5

1.4.2嵌入式操作系统的发展5

1.4.3使用实时操作系统的必要性6

1.4.4实时操作系统的优缺点6

1.5嵌入式系统开发方法6

第2章Freescale HCS12和HCS12X系列单片机简介8

2.1 HCS12系列单片机概述8

2.1.1 HCS12系列单片机的命名规则8

2.1.2 HCS12系列单片机简介9

2.2 HCS12X系列单片机概述10

2.2.1 HCS12X系列单片机主要特点10

2.2.2 XGATE协处理器与主处理器的关系11

2.2.3 XGATE的基本特性12

2.2.4典型S 12X系列单片机简介14

2.3 MC9S 12XS 128简介15

2.3.1 MC9S12XS128性能概述15

2.3.2 MC9S 12XS 128内部结构、主要特性及引脚15

2.3.3 MC9S12XS128引脚功能24

2.4 CPU12（X）核27

2.4.1 CPU12（X）核特性27

2.4.2编程模型27

2.5 MC9S 12XS 128的存储器映射30

2.6 MC9S 12XS 128内部锁相环模块PLL31

2.6.1 CRG时钟合成寄存器（SYNR）32

2.6.2 CRG时钟参考分频寄存器（REFDV）32

2.6.3 CRG时钟后分频寄存器（POSTDIV）33

2.6.4 CRG标志寄存器（CRGFLG）33

2.6.5 CRG时钟选择寄存器（CLKSEL）34

2.6.6 CRG IPLL控制寄存器（PLLCTL）35

2.6.7 CRG中断使能寄存器（CRGINT）36

2.6.8 CRG IPLL模块应用实例36

第3章S12X指令系统38

3.1概述38

3.2 S12X汇编指令的格式和符号说明38

3.2.1操作码和操作数39

3.2.2数据类型39

3.2.3数据表示方法39

3.2.4寄存器和存储器表示法40

3.3寻址方式（Addressing Mode）40

3.3.1隐含/固有寻址（Inherent Addressing， INH）40

3.3.2立即寻址（Immediate Addressing， IMM）41

3.3.3直接寻址（Direct Addressing， DIR）42

3.3.4扩展寻址（Extended Addressing， EXT）42

3.3.5相对寻址（Relative Addressing， REL）43

3.3.6变址寻址（Indexed Addressing， IDX）44

3.3.7全局寻址（Global Page Index Register）50

3.4 S12X汇编指令系统50

3.4.1数据传送指令50

3.4.2算术运算指令58

3.4.3逻辑运算指令66

3.4.4高级函数指令71

3.4.5程序控制指令74

3.4.6 S 12X控制指令77

3.5汇编程序伪指令79

3.5.1段定义指令79

3.5.2常量赋值指令81

3.5.3常量存储指令82

3.5.4分配变量指令84

3.5.5汇编控制指令85

3.5.6符号链接指令85

第4章C语言的嵌入式编程87

4.1编程语言的选择87

4.2 C语言编程元素88

4.2.1全局变量和局部变量88

4.2.2头文件88

4.2.3编译预处理89

4.2.4数据类型91

4.2.5运算符93

4.2.6指针95

4.2.7条件语句、循环语句及无限循环语句95

4.2.8函数98

4.3 C程序编译器与交叉编译器101

4.4 CodeWarrior软件简介102

4.4.1 CodeWarrior的安装102

4.4.2 CodeWarrior使用简介104

第5章MC9S12XS输入/输出端口模块及其应用实例110

5.1输入/输出端口简介110

5.2输入/输出端口寄存器及设置110

5.2.1 PORTA、 PORTB、 PORTE和PORTK112

5.2.2 PORTT、 PORTS、 PORTM、 PORTP、 PORTH和PORTJ114

5.2.3 A/D端口用做数字I/O口116

5.3输入/输出端口应用实例118

5.3.1控制输出设备LED实例118

5.3.2读取输入设备拨码开关状态实例120

5.4输入/输出端口在智能车系统中的应用121

5.4.1键盘接口设计121

5.4.2 LED显示接口设计122

5.4.3 LCD显示接口设计124

第6章MC9S12系列中断系统129

6.1 MC9S12系列中断系统概述129

6.1.1复位130

6.1.2中断131

6.2 MC9S12系列中断优先级132

6.3 MC9S12系列中断程序应用实例135

第7章MC9S12XS系列脉宽调制模块及其应用实例139

7.1 PWM模块概述139

7.2 PWM模块结构组成和特点139

7.3 PWM模块寄存器及设置140

7.3.1 PWM使能寄存器（PWME）141

7.3.2 PWM极性寄存器（PWMPOL ）142

7.3.3 PWM时钟选择寄存器（PWMCLK）143

7.3.4 PWM预分频时钟选择寄存器（PWMPRCLK）144

7.3.5 PWM居中对齐使能寄存器（PWMCAE）145

7.3.6 PWM控制寄存器（PWMCTL ）146

7.3.7 PWM比例因子A寄存器（PWMSCLA）148

7.3.8 PWM比例因子B寄存器（PWMSCLB）148

7.3.9 PWM通道计数器（PWMCNT ）149

7.3.10 PWM通道周期寄存器（PWMPER）149

7.3.11 PWM通道占空比寄存器（PWMDTY）150

7.3.12 PWM关闭寄存器（PWMSDN）152

7.4 PWM模块应用实例153

7.5 PWM模块在智能车系统中的应用155

7.5.1应用PWM模块控制直流电动机155

7.5.2应用PWM模块控制伺服电动机157

第8章MC9S12XS128模/数转换模块及其应用实例159

8.1 ATD模块概述159

8.2 ATD模块结构组成和特点159

8.3 ATD模块寄存器及设置161

8.3.1 ATD控制寄存器0（ATDCTL0）161

8.3.2 ATD控制寄存器1 （ATDCTL 1）162

8.3.3 ATD控制寄存器2 （ATDCTL2 ）164

8.3.4 ATD控制寄存器3 （ATDCTL3）165

8.3.5 ATD控制寄存器4 （ATDCTL4）167

8.3.6 ATD控制寄存器5 （ATDCTL5）167

8.3.7 ATD状态寄存器0（ATDSTAT0）169

8.3.8 ATD比较使能寄存器（ATDCMPE ）170

8.3.9 ATD状态寄存器2 （ATDSTAT2）170

8.3.10 ATD输入使能寄存器（ATDDIEN）171

8.3.11 ATD比较大于寄存器（ATDCMPHT）171

8.3.12 ATD转换结果寄存器（ATDDRn ）172

8.4 ATD模块应用实例173

8.5 ATD模块在智能车系统中的应用174

8.5.1 ATD模块在基于光电管路径识别方案中的应用174

8.5.2 ATD模块在基于摄像头路径识别方案中的应用176

第9章MC9S12XS128定时器模块及其应用实例180

9.1 TIM模块概述181

9.2 TIM模块结构和工作原理181

9.2.1 TIM模块结构181

9.2.2 TIM模块工作原理181

9.2.3 TIM模块寄存器184

9.2.4 TIM模块中断系统186

9.3 TIM模块的自由运行计数器和定时器基本寄存器及设置187

9.3.1自由运行主定时器与时钟频率设置187

9.3.2 TIM模块基本寄存器及设置188

9.4 TIM模块的输入捕捉功能及寄存器设置191

9.4.1 TIM模块输入捕捉功能192

9.4.2与输入捕捉功能相关的寄存器及设置192

9.5 TIM模块的输出比较功能及寄存器设置195

9.5.1 TIM模块输出比较功能195

9.5.2与输出比较功能相关的寄存器及设置196

9.6 TIM模块的脉冲累加器功能及寄存器设置199

9.6.1 TIM模块脉冲累加器功能199

9.6.2与脉冲累加器相关的寄存器及设置201

9.7 TIM模块应用实例203

9.7.1输入捕捉功能应用实例203

9.7.2输出比较功能应用实例205

9.7.3脉冲累加器功能应用实例211

9.8 TIM模块在智能车系统中的应用215

9.8.1 TIM模块输入捕捉功能在智能车系统中的应用215

9.8.2 TIM模块脉冲累加器功能在智能车系统中的应用215

第10章MC9S12XS128周期性中断定时器模块及其应用实例217

10.1 PIT模块概述217

10.2 PIT模块结构和工作原理217

10.2.1 PIT模块结构217

10.2.2 PIT模块工作原理218

10.3 PIT模块寄存器及设置220

10.3.1 PIT控制和强制装载微定时寄存器（PITCFLMT）221

10.3.2 PIT强制装载定时寄存器（PITFLT）221

10.3.3 PIT通道使能寄存器（PITCE）222

10.3.4 PIT复用寄存器（PITMUX）222

10.3.5 PIT中断使能寄存器（PITINTE）222

10.3.6 PIT超时标志寄存器（PITTF ）223

10.3.7 PIT微定时装载寄存器0和1 （PITMTLD0/1）223

10.3.8 PIT装载寄存器0～3 （PITLD0～3）223

10.3.9 PIT计数寄存器0～3 （PITCNT0～3）224

10.4 PIT模块应用实例224

10.5 PIT模块在智能车系统中的应用226

第11章MCgS12XS系列串行通信接口模块及其应用实例234

11.1 SCI模块概述234

11.2 SCI模块结构组成和特点234

11.3 SCI模块寄存器235

11.3.1 SCI波特率寄存器（SCIBDH，SCIBDL）236

11.3.2 SCT控制寄存器1（SCICR1）237

11.3.3 SCT可选状态寄存器1（SCIASR1）238

11.3.4 SCI可选控制寄存器1（SCIACR1）239

11.3.5 SCT可选控制寄存器2（SCIACR2）240

11.3.6 SCI控制寄存器2（SCICR2）240

11.3.7 SCT状态寄存器1（SCISR1）241

11.3.8 SCT状态寄存器2（SCISR2）243

11.3.9 SCI数据寄存器（SCIDRH，SCIDRL）244

11.4 SCI模块应用实例244

11.5 SCI模块在智能车系统中的应用248

第12章MC9S12系列SPI和I2C模块及其应用实例251

12.1 SPI模块251

12.2SPI模块结构组成和特点252

12.3 SPI模块寄存器及设置253

12.3.1 SPI控制寄存器1（SPICR1）253

12.3.2 SPI控制寄存器2（SPICR2）255

12.3.3SPI波特率寄存器（SPIBR）256

12.3.4 SPI状态寄存器（SPISR）258

12.3.5 SPI数据寄存器（SPIDR：SPIDRH，SPIDRL）260

12.4 SPI模块应用实例260

12.5 I2C总线接口262

12.5.1 I2C总线概述262

12.5.2 I2C总线工作原理263

12.6 I2C模块结构组成和特点265

12.7 I2C模块寄存器及设置266

12.7.1 I2C总线地址寄存器（IBAD）267

12.7.2 I2C总线分频寄存器（IBFD）267

12.7.3 I2C总线控制寄存器（IBCR）268

12.7.4 I2C总线状态寄存器（IBSR）269

12.7.5 I2C总线数据输入/输出寄存器（IBDR）271

12.8 I2C模块在智能车系统中的应用271

第13章 综合应用实例275

13.1概述275

13.2综合应用实例1275

13.2.1系统组成275

13.2.2 A/D输入接口276

13.2.3显示接口276

13.2.4通信接口277

13.2.5应用软件设计277

13.2.6软件流程图281

13.3综合应用实例2283

13.3.1系统组成283

13.3.2 MircoSD卡接口283

13.3.3通信接口284

13.3.4 SD卡工作电源284

13.3.5应用软件设计284

13.3.6 MircoSD卡应用软件设计286

13.3.7软件流程图288

13.4综合应用实例3290

13.4.1系统组成291

13.4.2 A/D输入接口291

13.4.3显示接口291

13.4.4直流电动机驱动接口291

13.4.5测速输入信号调理电路293

13.4.6伺服电动机驱动接口293

13.4.7应用软件设计293

13.4.8软件流程图295

13.5综合应用实例4297

13.5.1系统组成297

13.5.2起始线信号检测方法297

13.5.3应用软件设计299

13.5.4软件流程图300

附录A S12汇编指令系统汇总表303

附录B S12汇编指令系统汇总表解释说明317

附录C S12汇编指令机器码汇总表322

附录D S12X汇编指令机器码汇总表解释说明326

附录E HS12实验开发平台327

参考文献331