飞思卡尔微控制与MSCAN ----自学笔记

概述

飞思卡尔半导体是全球最大的半导体公司之一。

飞思卡尔是车用半导体微控制器（MCU）领域排名第一的供应商。

飞思卡尔在业内提供最高质量的Flash存储器。

飞思卡尔的微控制器按CPU字长分为8位、16位和32位。

飞思卡尔微控制器

飞思卡尔8位微控制器MC9S08DZ60

它在一个单芯片上提供了更多的存储器和组件。

S08DZ系列是S08D系列中的旗舰号，提供了飞思卡尔最低成本的内嵌CAN的微控制器，并且将内嵌CAN，内嵌EPROM和片上仿真/调试模式结合在一起，该单片集成了所有的功能，设计人员可以便捷地转向其设计流程。

MC9S08DZ60系列器件主要用于需要融合CAN网络和内嵌的EEPROM的应用中，它有助于帮助用户降低成本，增强产品的性能并提高产品的质量。

MC9S08DZ60的产品特性

（1）8位HCS08中央处理器

40MZzHCS08CPU（20MHz总线）。

HC08指令集、带附加的BGND指令。

支持最多32个中断/复位源

（2）片内存储器

整个工作电压和温度范围内可读取/编程/擦除的Flash存储器

MC9S08DZ60为60KB

MC9S08DZ48为48KB

MC9S08DZ32为32KB

MC9S08DZ16为16KB

最大2KB的EEPROM在线可编程内容、支持8字节单页或4字节双页擦除分区，执行Flash程序的同时可进行编程和擦除操作：支持擦除取消操作。

最大4KB的随机存取内存。

（3）省电模式

两种超低功耗停止模式；

降低功耗等待模式。

超低功耗时时钟中断、在运行、等待和停止模式下均可操作

（4）时钟源选项

振荡器（XOSC）：闭环控制的皮尔斯振荡器，支持范围31.25 - 38.4kHz或1 - 16MHz之间的晶体陶瓷或陶瓷谐振器。

多功能时钟生成器（MCG）：PLL和FLL两种模式（在使用内部温度补偿时FLL能够达到1.5内的偏差），带微调功能的内部参考是钟源，带可选择晶体振荡器或陶瓷谐振器的外部参考时钟源。

（5）系统保护

监视微控制器正常操作的看门狗（COP）复位，支持选择多用的后备1KHz内容时钟源或总线时钟运行。

带复位和中断的低压检测电路，可选择的电压阈值。

支持非法操作地址复位。

支持Flash快保护。

支持时钟信号丢失保护。

（6）开发支持

单线背景调试接口。

片上及在线仿真（ICE），带总线实时捕获功能。

（7）外围设备

ADC：24通道，12位分辨率，2.5ms转换时间，自动比较功能，1.7mv/摄氏度传感器，包含内部能隙参考源通道；

ACMPx:两个模拟比较器，支持比较器输出的上升、下降或任意边沿触发的中断可选择与内部参考电压源进行比较。

MSCAN:CAN协议2.0B和2.0A；支持标准和扩展数据帧；支持远程帧5个带有FIFO存储机制的接收缓冲器；灵活的接收识别符过滤器，可编程如下：2 x 32位，4 x 16位或8 x 8位。

SCIx:两个SCI，可支持LIN2.0协议和SAEJ2602协议：全双工：主节点break信号生成；从节点支持中断信号检测；支持激活边缘唤醒。

SPI:全双工或单线双向；双重缓冲发射和接收：主从模式选择：支持高位优先或地位优先的移位。

IIC:支持最高100kb/s的总线波特率：多主节点模式运行：可编程的从地址：用呼叫地址：逐字节数据传输驱动的中断。

TPMx:一个6通道（TPM1）和一个2通道（TPM2）：可支持输入捕捉/输出比较或每个通道带缓冲的边沿对其PWM输出。

RTC（实时时钟计数器）:8位模数计数器，带基于二进制或十进制的预分频器实时时钟功能，使用外部晶体和RTC来确保精确时机、时间、日历或任务调度功能；内带低功耗振荡器（1KHZ）,用于周期唤醒而不需要外部器件。

（8）输入输出

53个通用输入/输出（I/O）引脚和1个专用输出引脚

24个中断引脚，每个引脚带触发极性选择（电平）。

所有输入引脚上带电压滞后和可配置的上/下拉器件

所有输入引脚上可配置输出斜率和驱动程度

（9）分装选项

64引脚小尺寸四方扁平分装（LQFP）：10mm x 10mm

48引脚小尺寸四方扁平分装（LQFP）：7mm x 7mm

32引脚小尺寸四方扁平分装（LQFP）：7mm x 7mm

MC9S08DZ60内部结构

内核：

BKP 断点控制器

CPU 中央处理器

BDC 后台调试控制器

GKGD/MS引脚主要用于后台调试控制（BDC）器通信

绝大多数接口都具有双重性或多重性的功能；即通用I/O功能和特殊接口功能，多功能I/O口本身及其控制逻辑均集成在MCU内部，具有良好的扩充性和易用性。

MCU只是各种电子器件的名称之一，就是常说的单片机，也被称为微控制单元，从字面来说，其实MCU，单片机有时经常被认为是一个概念，微处理器就是MPU是另一个概念。MCU自身集成FLASH和RAM，上电程序即可从片上FLASH运行，速度快，程序可加密，但是受限片内的FLASH和RAM容量的大。

MC9S08DZ60内部闪存由60KB，用于存储用户程序和数据，只在正常运行时位只读，没有被改写的危险。

2KB的EEPROM可以保存组态，设置信息等半永久数据

4KB的RAM存储器用来做堆栈、保存中间结果及动态数据，甚至可以在其上运行或调试程序

SCMPI：模拟比较器

ADC：24通道，12位数/模块转换器

TPM1:6通道定时器/PWM模块

TPM2:2通道定时器/PWM模块

MSCAN：控制器区域网络

SPI：串行外围设备接口模块

ACMP2：模拟比较器

SCI2:串行通信接口

MCG:多功能时钟管理器

RTC:实时计数器

飞思卡尔16位微控制器MC9S12XE100

飞思卡尔S12X系列16位微控制器，采用XGATE协议处理器，减轻了CPU的负担，专用处理内部中断事件，不必CPU插手

XGATE在RAM中的运行，时钟速度是CUP的两倍，使CUP摆脱了耗时的中断任务处理，能够集中执行与应用相关的任务。这种强大的组合实现了最佳的实时事件处理和顺畅的系统性能。

MC9S12X系列微控制

飞思卡尔MC912S系列是HCS12系列的增强型产品，基于S12CPU内核,可达25MHzde 的HCS12性能的2-5倍。

S12系列增加172条额外指令来提供分页访问功能并执行32位计算

设计宗旨：实现与HCS12中编写的代码的完全兼容。

总线最高频率：50MHz

具备完全的CAN功能，改进了中断处理能力。

S12X系列的CPU以复杂指令集（CISC）构架，集成了中断控制器，有丰富的寻址方式。

中断有7个优先级并且内核支持优先级的调度，最多有117个中断源。

S12X可访问最多8MB的全部存储空间

S12X的特点：增加了一个平行处理的外围处理器XGATE模块。

XGATE模块：是一个可编程的16位RISC处理器，运行频率高达100MHz；是一个智能的、可编程的直接内存存取的（DMA）模块，可进行中断处理、通信和数据预处理，通过提供外围模块、RAM和I/O端口之间的高速数据处理与传输，卸载CPU任务。

XGATE是一个独特的、完全独立可编程协议处理器，对所有的外围和RAM进行操作，可以将其看做可编程的DMA处理器，另外一种算法执行单元，可配置Watchdog,实时的中断处理器，虚拟外设，OS的任务调度器，另一个节电控制器等。

MC9S12X目前有如下系列：S12XB系列，S12XDB系列，S12XE系列，S12XF系列，S12XH系列，S12XS系列，应用于汽车CAN总线相关的产品。

MC9S12XE系列微控制器特性

MC9S12E系列微控制与MC9S12XD系列高度兼容同时提升了系统的高集成和许多功能

MC9S12XE系列增加了存储器保护单元（MPU），带有纠错码（ECC）功能的Flash和增强EEPROM，即EEEPROM（能承受100万次的写入）以及频率可调的锁相环IPLL，此外XGATE也得到了加强，频率可高达100MHz,同时与其他单片机上的XGATE模块兼容

该系列提供了高级中断功能，其12位的A/D转换速度更快。

MC9S12XE系列微控制特性

XGATE协处理器，能虚拟外部设备并提升整体性能；

扩展可编程EEPROM

内存保护单元的系统级支持，带有管理者和用户模式

在50MHz总线速度下的S12XCPU

存储保护单元（MPU）

环路控制/全摆动皮尔斯振荡器

增强型中断模块

非多路复用外部总线接口（EBI）

模/数转换器（ATD）12位分辨率和3us

增强型捕捉计时器（ECT）

周期性中断计时器（PIT）

实时中断（RTI）

同步周期性中断（API）

脉冲宽度调制（PWM）

MSCAN模块

串行外设接口（SPI）

背景调试（BDM）调试器（XDBG）

片上电压稳压器

飞思卡尔的MSCAN模块

MSCAN有称为飞思卡尔控制器局域网，它是符合博世（BOSCH）所定义的CAN2.0A和CAN2.0B协议的CAN总线通信控制器。飞思卡尔MSCAN是当前汽车控制器中最流行的CAN控制器架构。          

MSCAN模块在飞思卡尔8位微控制器MC9S08DZ系列，MC9S08GZ系列以及飞思卡尔多数16位微控制器中均有集成。集成数量各有不同，比如MC9S08DZ60内部集成一个MSCAN，而MC9S12XEP100内部集成了5个MSCAN，集成的每个MSCAN之间互不影响，与其他独立的CAN总线控制器相比MSCAN有着低成本的优势，同时简化了应用。