飞思卡尔新一代8位单片机MC9S08QG系列——集成度之高,改写了低端产品的定义!

Ｏｎｌｉｎｅ　Ｓｅｍｉｎａｒ　Ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓ　一…一…一…一…　一一，　…　～一…一…　一率皇～匾在一线麈送精堡　飞思卡尔新一代８位单片机　Ｍ　Ｃ　９　Ｓ　０８　Ｑ　Ｇ系列　集成度之高，改写了低端产品的定义！　Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ。Ｓ　ｎｅｗｅｓｔ　８一Ｂｉｔ　ＭＣＵ　Ｆａｍｉｌｙ　ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ　——Ｓｏ　ｈｉｇｈｌｙ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ，计ｒｅｄｅｆｉｎｅｓ　ｔｈｅ　ｌｏｗ　ｅｎｄ！　■　飞思卡尔半导体　采用ＳｏＣ方法，迅速推出新的产品系列：　飞思卡尔新一代８位单片机ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ主要针　对少管脚、低电压及低功耗应用。ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ体积　・・高性能ＨＣＳ０８ＣＰＵ内核；　端口上升及下降时间的控制；　虽小，但具有极高的集成度，它改写了低端器件的定　义。本文首先给出飞思卡尔ＨＣＳ０８　ＭＣＵ的综述性　介绍，然后将从功能特点、支持工具等方面对新一代　８位单片机Ｍｃ９Ｓ０８ＱＧ进行详细阐述。　・・内置振荡器及时钟源信号保护功能；　ＬＤＨＸ指令的新寻址方式；　・・ＳＴＨＸ和ＣＰＨＸ指令的新寻址方式；　新的背景调试（ＢＧＮＤ）指令：　总线运行频率可高达２０ＭＨｚ；　・ＨＣＳ０８综述　ＨＣＳ０８是市场上广泛使用的ＨＣ０８系列的升级　・・指令队列（或管道）提高了指令吞吐量。　产品，它旨在扩展飞思卡尔８位单片机的阵容，同时　将原有的ＨＣ０８系列产品的功能与性能提升到更高　层次。在ＨＣＳ０８中应用了众多新技术，包括：电池　寿命延长技术、增强型的低功耗性能以及超低电压　下的高级运行能力等。因此该单片机可以在低功耗　条件下实现高性能，特别适用于电池供电类应用。　其他特性包括：　・ＨＣＳ０８　ＣＰＵ的程序员模型　图１给出了汇编程序员看到ＨＣＳ０８　ＣＰＵ的模型　示意图，该模型显示了一个实际的以８位累加器为　基础的冯诺曼结构ＣＰＵ。它包括８位累加器、１６位　变址寄存器、１６位堆栈指针、１６位程序计数器以及一　个８位的条件代码寄存器。该模型与ＨＣ０８相同，因　此可大大简化将老的ＨＣ０８代码移植到ＨＣＳ０８的工　作，提高代码效率。　采用第三代０．２５微米Ｆｌａｓｈ技术，延续了Ｆｌｅｓｈ　技术的领先地位；　・创新的片上调试器，加快产品上市时间；　ＨＣＳ０８的寻址方式　ＨＣＳ０８具有１６种寻址方式，如表１所示。隐含　世界电子元■件２ｏ０６．２　ｗ　Ⅳ．ｇｅｃｍａｇ．ｃｏｒｎ　‘　维普资讯 http://www.cqvip.com

中电网　ＣｈｉｎａＥＣＮｅｔ　：．：．ｆｒｅｅｓｃａＩｅｍ　在线座谈精华　中电网　飞思卡尔半导体　Ｏｎｌｉｎｅ　Ｓｅｍｉｎａｒ　Ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓ　７　０　的停止模式，在三种停止模式中，它能够提　１５　累加器ＩＡ）　供最多功能，因为允许用外部时钟做时钟　变址寄存器ＩＨＸ）　输入信号，因此该模式可提供精确的计时　栈指针ＩＳＰ）　功能。等待模式只是将ＣＰＵ的时钟关断，　程序计数器ＩＰＣ）　而允许绝大多数的外围设备继续运行，与　７　０　运行模式相比，可消耗较低的电流。（５Ｖ的　Ｖ　１　ｉ　１　ｉ　Ｈ‘Ｉ　Ｎ　Ｚ　ｃ条件代码寄存器ＩＣＣＲ）　ＨＣＳ０８器件可能没有停止１模式）　进位，借倪（ＭＳＢ）　ＨＣＳ０８的低功耗性能　零　负数（ＭＳＢ＝１）　ＨＣＳ０８的低功耗性能主要表现在以下　中断屏蔽　半进位（用于ＢＣＤ）　几个方面：　二进制补码溢出　它具有多种功率管理模式，能够关断芯　．．　图１寄存器示意图　片的电源，此时的电流消耗可低至２０ｎＡ；极　表１：寻址方式及助记符　低功耗的自动唤醒定时器，无需外部晶振／　元器件，其典型电流即可低至７００ｎＡ；ＨＣＳ０８　寻址方式　助记符　隐含寻址　ＩＮＨ　还具有灵活的多频率时钟源，不仅能产生　立即寻址　ＩＭＭ　内部时钟信号，而且可以在不同的时钟源　直接寻址　ＤＩＲ　之间，不同的频率之间随意切换，这样应用　扩展寻蚓：　ＥＸＴ　‘　程序就可以根据具体的要求让ＣＰＵ运行在　相对寻址　ＲＥＬ　较低的频率上，以降低功耗，或运行在较高　变址寻址　ＩＸ．ＩＸ＋，ＩＸ１，ＩＸ１＋．ＩＸ２　的频率以满足系统的要求。最后ＨＣＳ０８还　栈指引‘寻址　ＳＰ１．ＳＰ２　可以在电源电压低至１．８Ｖ的条件下，对Ｆｌａｓｈ　存储器到存储器寻址　ＩＭＭ：ＤＩＲ、ＤＩＲ：ＤＩＲ、ＤＩＲ：ＩＸ＋、ＩＸ＋：ＤＩＲ　进行编程，这就使得用户可以在整个工作　寻址指令不必读取操作数；立即寻址带有８位或１６　范围下，将Ｆｌａｓｈ用作ＥＥＰＲＯＭ。在电池供　位操作数紧跟在操作码后；直接寻址的操作数为８　电的应用中，这种特性非常有用，这样用户就可以在　位地址，因此它只能对存储器的头２５６个字节进行　更换电池时，还能保证系统原来的参数与配置，而不　访问；扩展地址可以对整个６４Ｋ空间进行访问，而变　必使用外部的ＥＥＰＲＯＭ。　址寻址是查表及其他数据结构寻址的重要操作方　式，能大大提高代码效率。　ＭＣ９ｓ０８ＱＧ详述　ＨＣＳ０８的低功耗性能与模式　新系列ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ单片机将ＨＣＳ０８系列的所有　优点引进小封装、少管脚的器件中，将９０８Ｑ系列与　ＨＣＳ０８的低功耗模式　ＨＣＳ０８内核的优势结合在一起，成为小型、通用的低　ＨＣＳ０８有４种标准低功耗模式：停止１、停止２、　功耗、多功能新型单片机’。ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ拥有完备的　停止３与等待模式。　功能组合、简便的应用开发，其高精度模拟电路、多　停止１模式是功耗极低的模式，在这个模式中，　种通讯选择、温度传感器以及其他超强功能，使其成　芯片的内部电路完全断电，芯片所消耗的电流只是　为了极具价格吸引力的产品系列。　最基本的芯片漏电流；停止２模式所能提供的功能　较停止１模式略多，它为部分断电模式，其ＲＡＭ内容　ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ８／４功能与优点　将继续保持有效，Ｉ／Ｏ端口状态也将被锁存，而其他　ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ８／４一Ｓ０８中央处理器单元（ＣＰＵ）　内部电路将都被关断；停止３模式基本等同于ＨＣ０８　Ｓ０８中央处理器单元（ＣＰＵ）的特性包括：在电压　Ｌ…一…　…嗍∞ｍ　维普资讯 http://www.cqvip.com

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中电网　Ｃｈｉ在线座谈精华　中电网　ｎａＥＣＮｅｔ　￣：：＂ｆｒｅｅｓｃａｌｅ　飞思卡尔半导　Ｏｎｌｉｎｅ　Ｓｅｍｉｎａｒ　Ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓ　可编程１６位定时器／ＰＷＭ（ＴＰＭ）模　表２：封装类型列表　块中，每个通道都可独立编程用于实　・ｌ６■塑料取烈直　・选择ＰＤＩＰ封装可实现量低的制造成本，又便于开发　现输入捕捉、输出比较、带缓冲的边沿　搋封装（ＰＤＩｌ，）　对齐脉冲宽度调制（ＰＷＭ）及带缓冲的　・８■ＰＤＩＰ　葡　ｉ　～簖以它们苛柔两稿　藤　（１６鼻封装中每边的头４个■与８■封装中的每边４　中心对齐ＰＷＭ。该模块包括三个ＴＰＭ　个■相对应）　・ｌ６■四方扁平无　・最小的ｌ６■封装，不外引的底座，又具有全部的功能　计数器时钟源：总线时钟、参考时钟　外引（ＱＦＮ）封　和特性，适用于对空目ｔ岳的应用　（×ＣＬＫ）及外部时钟（ＴＣＬＫ），因此是同　装　・８晨飘爿扁平无　・最小的８■封装，不外引的底座，适用于对空目特巍　价位最灵活的定时器模块之一。它的　外引（ＤＦＮ）封　ｔ巷的应用　装　ＰＷＭ功能非常适合电机控制应用以及　・ｌ６■超尊收缩小　＿　两　丽　括　画　匿　低成本ＤＡＣ（需要少量外部元器件），而　外形封装　舱，又对价播和空目ｔ｜芭Ｉ的应用　（＇Ｉ＇ＳＳＯＰ）　中心对齐的ＰＷＭ在２个ＰＷＭ通道都　・曼囊焦嚏小外形　＝＿一一五　酮　厢｛　萌　ｉ　启动时，可以防止它们在同一时钟沿　集成电路　应用　（ＮＢ－Ｓｏｔｃ）　跳变，从而降低了ＥＭＩ噪声发射。　带８位预分频器的８位模数定时器（ＭＴＩＭ）模块　进行快速Ｆｌａｓｈ编程和全芯片软件仿真，支持串行、　中，多个软件可选时钟源和一个可编程中断，它包括　以太网、ＵＳＢ和并行ＰＣ接口。　４个ＭＴＩＭ计数器时钟源：总线时钟、参考时钟（ＸＣＬＫ）、　同时公司还提供虚拟实验室与嵌入式学习中心，　外部时钟（ＴＣＬＫ）一上升沿、外部时钟（ＴＣＬＫ）一下降沿。　方便用户进～步熟悉、了解并使用新型ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ　它可以开启定时器溢出中断来为基于时间的软件循　系列单片机。以上文档及最新信息均可通过访问飞　环生成周期性中断，并可用于软件输入捕捉、输出比　思卡尔网站ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｒｅｅｓｃｏｌｅ．ｃｏｍ．ｃｎ／Ｐｒｏｄｕｃｔｓ／８Ｂｉｔ—　较或ＰＷＭ。其中ＴＣＬＫ输入可用作事件计数器。　ＭＣＵ／ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ＿Ｏｖｅｒｖｉｅｗ．ａｓｐ免费获得。　其他功能与特性　中电网在线座谈网址：　ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ８／４具有一系列系统保护功能，包括　ｈｔｔｐ：／／ｓｅｍｉｎａｒ．ｃｈｉｎａｅｃｎｅｔ．ｃｏｍ／０５１２０１／　可选择运行在专用ｌｋＨｚ内部时钟源或总线时钟上　ｊｃｈｆ．ａｓｐ。　的，计算机运行正常（ＣＯＰ）的看门狗复位、低电压检　测（ＬＶＤ）和低电压报警（ＬＶＷ）、非法指令或非法地址　问答选编　复位、灵活的Ｆｌａｓｈ块保护、Ｆｌａｓｈ和ＲＡＭ的加密功　能及一直开启的ＰＯＲ电路等。该芯片还包括背景调　试系统和内置的ＩＣＥ，提供了单线的调试及仿真接　问：ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ系列其集成度高在哪些方面？　口，免去了昂贵的仿真工具。芯片具有６种封装形　答：ＱＧ系列包括ＩＩＣ、ＳＰＩ、ＳＣＩ、ＡＤＣ．比较器．内部时　式可供选择，见表２。　钟资源及背景调试模块，它是市场内高度集成的　Ｓ０８ＱＧ８／４支持工具　８／１６引脚ＭＣＵ，可用于所有１　８～３Ｖ的低压应用中。　９Ｓ０８ＱＧ８／４支持工具包括ＣｏｄｅＷａｒｒｉｏｒＴ”集成开　问：该单片机可以支持哪些类型的外置存储器？　发软件的专用版及包含了设计人员用于开发和评估　答：不支持外置存储器。　应用代码所需的ＤＥＭＯ９Ｓ０８ＱＧ８一ＭＳＲＰ演示套件。　问：ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ支持ＪＴＡＧ么？　带有项目引导的ＣｏｄｅＷａｒｒｉｏｒＩＤＥ能对多达３２个文件　进行项目管理，具有类似仿真器的调试功能。集成　答：不支持，我们提供ＦＳＬ标准的ＢＤＭ（背景调试模　块）接口，该接口与ＪＴＡＧ类似。　了高度优化的ＡＮＳＩ　Ｃ编译器、Ｃ源程序级调试器及　１６ＫＢ（ＨＣＳ０８）或３２ＫＢ（ＨＣＳ１２×）的免费Ｃ编译器，可　问：此单片机用汇编语言编程，那是否支持Ｃ语言？　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｏｎｌｉｎｅ　Ｓｅｍｉ　ａｒ　Ｈｉｇ　ｈＩ．ｇ　中　该单片机的指令集是“精简指令集”吗？是一个８　引脚芯片就集成了８通道ＡＤＣ、三个通信接口、　４ｔ４和８Ｋ可选的可编程内存和片上在线防真器吗？　答：（１）Ｃ语言和汇编都可以支持　（２）是ＣｌＳＣ指令　集　（３）８引脚封装集成了４通道ＡＤＣ和Ｉ℃通信　接口　问：是否可以将内部的Ｆｌａｓｈ当作ＥＥＰＲＯＭ来使用？　答：完全可以　问：Ｆｌａｓｈ当做ＥＥＰＲＯＭ。但Ｆｌａｓｈ擦除次数远低于　ＥＥＰＲＯＭ，如何帮客户解决这个问题？　答：Ｆｌａｓｈ可以分页擦除。假设一页擦写次数到了一　万次，可以换另一页　问：９Ｓ０８ＱＧ系列是否支持中断？　答：支持中断　问．１、相比别的单片机。ＭＣ９ＳＯ８ＱＧ的最大的优势在　哪里？２、该款单片机的开发工具是否需要专门　购置，此类开发工具是否只适用于该系列单片机　的开发？费用如何？３、开发环境软件是否需要　专门购置？费用如何？４、目前有什么特别成功　的应用案例。　答：（１）、低功率、低电压、在１．８Ｖ　Ｖｄｄ下可对Ｆｌａｓｈ编　程、少管脚及其他很多特性。　（２）ＭＣＵ片上集成了仿真器，因此用户仅需购买　一个接口：ＭＵ　ｎｋＢＤＭ（￥９９）或ＤＥＭＯ９ＳＯ８ＱＧ８　０）即可。（３）ＱＧ８的开发环境软件免费供应（４）　我们拥有很多对在各类应用中使用ＭＣ９Ｓｏ８ＱＧ的　客户，－ｆ＆－ｆｒ］目前正在将该芯片用于其产品中。　问：在电表设计时，是否可以用ＱＧ的ＳＣＩ口进行４８５　通讯？　答：可以　问：该ＩＣ可以用外部３２．７６８ｋ晶振。借助内部定时器　通过软件作一个时钟吗？编译软件是用Ｏ８系列　的ＣｏｄｅＷａｒｒｉｏｒ吗？调试工具是怎样的。价格如　何？　答：（１）是的，您可以使用ＯＳＣ时钟的３２．７６８ｋＨｚ低　频，或者您可以使用内部ＩＣＳ（内部时钟资源）生　维普资讯 http://www.cqvip.com

中电网　Ｃｈｉ在线座谈精华　中电网　ｎａＥＣＮｅｔ。　≥。．ｆ飞思卡尔半导体　ｒｅｅｓｃａｌｅ　Ｏｎｌｉｎｅ　Ｓｅｍｉｎａｒ　Ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓ　问：如何测量ＭＣ９Ｓ０８　ＭＣＵ的指令时序？　ＡＳＩＣ芯片所蚕食，不知道飞思卡尔在性价比上　答：您可以使用ＣｏｄｅＷａｒｒｉｏｒＳＤＫ，并在专用指令集中　有哪些应付策略？　设置部分断点，ＣｏｄｅＷａｒｒｉｏｒ将很好地测量这些指　答：ＡＲＭ７位于３２位端，并有向较低的８或１６位区域　令集的时间。　转换的趋势。在飞思卡尔，我们将使用ＣｏｌｄＦｉｒｅ￣　系列。您将看到ＣｏｌｄＦｉｒｅ系列的快速推出，它将　问：对用户而言。ＭＣ９Ｓ０８ＱＧ比原有ＨＣ０８改进的最　包含更多２００６年发布的组件。８位芯片将用于　大优势是什么？编程模式和环境是否和￥１２相同？　低端，售价将低于１美元。　答：电压可低至１，８Ｖ，性能更稳定，更省电，集成度高，　更便宜。编程模式与Ｓ１２相同，皆使用ＣｏｄｅＷａｒｒｉｏｒ。　问：单片机的发展方向是什么？　答：ＭＣＵ的集成度将进一步提高，而成本将进一步　问：ＭＣ９Ｓ０８　ＭＣＵ在功率管理上有何特色？　降低。３２位ＭＣＵ向更低的８／１６位区域发展。１６　答：四个时钟模块，可编程总线时钟可以在任意时刻　位ＭＣＵ在市场中的定位将趋于清晰，而８位ＭＣＵ　改变／转换总线速度。可根据应用需要从高速转　将用于非常低端的应用中。　至低速再转至高速。　Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ。飞恩卡尔ａｎｄｔｈｅ　Ｆｒｅｅｓｃａｌｅｌｏｇｏａｒｅ　问：ＭＣ９Ｓ０８系列单片机和Ｃ５１内核单片机的最大区　Ｉｒａｄｅｍａｒｋｓ　ｏｆ￣ｅｅｓｃｏｌｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ。Ｉｎｃ．Ａ¨　别有哪些？　ｏｔｈｅｒ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｏｒ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｎａｍｅｓ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｌｙ　ｏｆ　答：ＭＣ９Ｓ０８集成了许多周边模块，功耗非常低。　ｈｔｅｉｒ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｏｗｎｅｒｓ．④Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ－　问：我发现ＭＣ９ＳＯ８ＲＣ８在Ｓｔｏｐ２时用手接触一下就　ｔｒｏ。Ｉｎｃ．２００６．Ａｌｌ　Ｒｉｇｈｔｓ　Ｒｅｓｅｒｖｅｄ．皿　醒了。抗干扰性能好像不太好。请问ＱＧ是不是　还有这个问题？怎么解决？　答：因为外部中断可唤醒ＳＴＯＰ，用手触可引起外部　中断信号，跟抗干扰性能应该无关。　问：目前８位单片机的市场逐渐被低端的ＡＲＭ或　泛华研讨会力推测控技术　ｊ　北京中科泛华测控技术有限　产品及未来产品发展方向：控制单　向国内ｇｌ入“虚拟仪器技术”的概　；　公司近日主办了２００６　泛华”测控　元运行环境仿真测试系统；基于　念，并一直致力于虚拟仪器技术　；　系统技术应用研讨会，力推测控ＬｏｂＶＩＥＷ　ＲＴ的自定义流程测控系　的转化、系统集成、市场推广以及　技术和测控系统应用方案。　统；用户应用案例一基于ＰＸｌ总线　技术培训。８年来，中国国内市场　ｊ　此次研讨会结合美国国家仪　的光纤光栅技术应用案例介绍：国　对虚拟仪器技术从概念的接受到技　；　器有限公司（ＮＩ）的虚拟仪器产品　内前沿ＰＸｌ总线技术应用等。　术方案的采用取得了突破性的进　；　的热点应用与系统集成案例，由　基于虚拟仪器技术的测控系　展。从一定意义上来讲，泛华先后　；　泛华、ＮＩ和其他应用方案提供商　统目前在市场上已经取得了与传　在Ｌａ　、ＳＣＸｌ、ＰＸＩ、数据模块化处　的专家向来自各行业的测控应用　统的台式仪器一分天下的巩固位　理、在线测量、故障诊断、测试环境　ｊ　工程师们介绍虚拟仪器系统的主　置。泛华公司是“虚拟仪器技术”　仿真等方面引领了ＮＩ技术在中国　流技术、发展方向、以及应用市场　创造者ＮＩ在中国国内的唯一代理　的发展方向ｔ支撑了虚拟仪器技术　ｊ　和应用案例。主要议题有：ＮＩ最新　和系统联盟商，它于１９９５年首先　在中国的发展和技术升级。皿　Ｌ…一…………