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，识别电路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。