基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計

前言

本書以飛思卡爾16位S12系列微控制器（MCU）為主線，以MC9S12DG128為例，系統(tǒng)地介紹了S12（X）的結(jié)構(gòu)和工作原理，詳述了S12內(nèi)部的各功能模塊的結(jié)構(gòu)、原理與使用方法，同時介紹了嵌入式系統(tǒng)的C語言開發(fā)方法。本書采用從理論到實(shí)踐最后到系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法，在功能模塊介紹中首先講解模塊的原理，然后給出應(yīng)用實(shí)例。最后結(jié)合飛思卡爾智能汽車競賽，給出了每個模塊在智能車系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用實(shí)例，以智能汽車系統(tǒng)為應(yīng)用背景，貫穿所有模塊的開發(fā)使用，構(gòu)成了完整的嵌入式系統(tǒng)的知識介紹。此外，本書還結(jié)合?C/OS-Ⅱ介紹了嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)的基本知識，并討論了在S12系列MCU上如何實(shí)現(xiàn)?C/OS-Ⅱ的移植和使用。本書面向工科電氣類、計算機(jī)類、機(jī)電一體化類和儀器儀表類等相關(guān)專業(yè)的高年級本科生和研究生，同時也適用于從事嵌入式應(yīng)用開發(fā)的工程技術(shù)人員。我們希望通過本書的學(xué)習(xí)，讀者能夠掌握嵌入式系統(tǒng)的基本概念，了解飛思卡爾S12系列MCU的原理及應(yīng)用，學(xué)會使用C語言進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計和嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)。第1章簡要介紹嵌入式系統(tǒng)的基本概念以及嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法。第2章以飛思卡爾HCS12和HCS12X系列單片機(jī)為背景，簡要介紹CPU12和CPU12X的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，使讀者初步了解HCS12系列單片機(jī)。第3章詳細(xì)介紹MC9S12單片機(jī)的尋址方式、指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計。第4章介紹C語言在嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計中的應(yīng)用，并簡單介紹CodeWarrior集成開發(fā)環(huán)境的使用方法。第5章，第7章～第11章分別介紹MC9S12單片機(jī)的輸入輸出端口模塊、脈寬調(diào)制模塊、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、增強(qiáng)型定時器模塊、串行通信接口模塊、SPI和I2C模塊的硬件結(jié)構(gòu)、寄存器功能及應(yīng)用，并給出各模塊在智能車系統(tǒng)中的應(yīng)用。第6章介紹MC9S12單片機(jī)的中斷系統(tǒng)及中斷程序設(shè)計方法。第12章介紹嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)的基本概念及?C/OS-Ⅱ的內(nèi)核結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，并討論?C/OS-Ⅱ在S12單片機(jī)上的移植方法。附錄A～附錄D列出了S12匯編指令系統(tǒng)匯總表、匯總表說明、指令機(jī)器碼匯總表及其說明。附錄E介紹了作者自主開發(fā)的配套實(shí)驗系統(tǒng)開發(fā)平臺。本書是很多人共同努力的成果，全書共分12章。滕勤編寫了第3、第9章和第7章部分內(nèi)容；舒迎飛編寫了第12章和部分章節(jié)的應(yīng)用實(shí)例；其余章節(jié)由張陽和吳曄編寫，吳曄負(fù)責(zé)全書統(tǒng)稿。舒迎飛、龔偉、宋曼等參與了部分程序的調(diào)試和驗證工作，感謝參與本書內(nèi)容整理及程序調(diào)試的所有學(xué)生。

內(nèi)容概要

　　 本書以飛思卡爾16位S12系列MCU為主線，以MC9S12DG128為例，系統(tǒng)地介紹了S12的結(jié)構(gòu)和工作原理；以及S12內(nèi)部輸入/輸出端口模塊、脈寬調(diào)制模塊、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、增強(qiáng)型定時器模塊、串行通信接口模塊、SPI和I2C等主要功能模塊的結(jié)構(gòu)、原理與使用方法；同時詳細(xì)介紹了S12匯編指令系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的C語言開發(fā)方法。此外，本書還結(jié)合C/OS-II介紹了嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)的基本知識，討論了在S12系列MCU上實(shí)現(xiàn)C/OS-Ⅱ的移植方法。　　本書采用從理論到實(shí)踐最后到系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法，在功能模塊的介紹中首先講解模塊的原理，之后給出應(yīng)用實(shí)例，最后結(jié)合飛思卡爾智能汽車競賽，給出了每個模塊在智能車系統(tǒng)設(shè)計的應(yīng)用實(shí)例，以智能汽車系統(tǒng)為應(yīng)用背景，貫穿了所有模塊的開發(fā)使用，構(gòu)成了完整的嵌入式系統(tǒng)知識的介紹。通過本書的閱讀和學(xué)習(xí)，希望讀者能夠建立嵌入式系統(tǒng)基本概念，掌握嵌入式系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計方法。

書籍目錄

第1章  嵌入式系統(tǒng)簡介　　　1.1  嵌入式系統(tǒng)　　　　1.1.1  系統(tǒng)　　　　1.1.2  嵌入式系統(tǒng)　　　　1.1.3  嵌入式系統(tǒng)的分類　　　1.2  嵌入式系統(tǒng)硬件　　　　1.2.1  嵌入式微處理器　　　　1.2.2  嵌入式微控制器　　　　1.2.3  嵌入式DSP處理器　　　　1.2.4  嵌入式片上系統(tǒng)　　　1.3  嵌入式系統(tǒng)軟件　　　1.4  嵌入式操作系統(tǒng)　　　　1.4.1  嵌入式操作系統(tǒng)的種類　　　　1.4.2  嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展　　　　1.4.3  使用實(shí)時操作系統(tǒng)的必要性　　　　1.4.4  實(shí)時操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)　　　1.5  嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方法　　第2章  Freescale HCS12和HCS12X系列單片機(jī)簡介　　　2.1  HCS12系列單片機(jī)概述　　　　2.1.1  HCS12系列單片機(jī)的命名規(guī)則　　　　2.1.2  HCS12系列單片機(jī)簡介　　　2.2  HCS12X系列單片機(jī)概述　　　　2.2.1  HCS12X系列單片機(jī)主要特點(diǎn)　　　　2.2.2  XGATE協(xié)處理器與主處理器的關(guān)系　　　　2.2.3  XGATE的基本特性　　　　2.2.4  典型S12X系列單片機(jī)簡介　　　2.3  MC9S12DG128簡介　　　　2.3.1  MC9S12DG128性能概述　　　　2.3.2  MC9S12DG128內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳　　　　2.3.3  MC9S12DG128引腳功能　　　2.4  MC9S12DG128的運(yùn)行模式　　　　2.4.1  普通運(yùn)行模式　　　　2.4.2  特殊運(yùn)行模式　　　2.5  MC9S12DG128的存儲器映射　　　　2.5.1  基本內(nèi)存空間分配　　　　2.5.2  內(nèi)存空間的擴(kuò)展　　　　2.5.3  相關(guān)寄存器　　第3章  S12指令系統(tǒng)　　　3.1  概述　　　3.2  S12匯編指令的格式和符號說明　　　　3.2.1  操作碼和操作數(shù)　　　　3.2.2  數(shù)據(jù)類型　　　　3.2.3  數(shù)據(jù)表示方法　　　　3.2.4  寄存器和存儲器表示法　　　3.3  尋址方式　　　　3.3.1  隱含/固有尋址　　　　3.3.2  立即尋址　　　　3.3.3  直接尋址　　　　3.3.4  擴(kuò)展尋址　　　　3.3.5  相對尋址　　　　3.3.6  變址尋址　　　3.4  S12匯編指令系統(tǒng)　　　　3.4.1  數(shù)據(jù)傳送指令　　　　3.4.2  算術(shù)運(yùn)算指令　　　　3.4.3  邏輯運(yùn)算指令　　　　3.4.4  高級函數(shù)指令　　　　3.4.5  程序控制指令　　　　3.4.6  S12控制指令　　　　3.4.7  模糊運(yùn)算指令　　　3.5  匯編程序偽指令　　　　3.5.1  段定義指令　　　　3.5.2  常量賦值指令　　　　3.5.3  常量存儲指令　　　　3.5.4  分配變量指令　　　　3.5.5  匯編控制指令　　　　3.5.6  符號鏈接指令　　第4章  C語言的嵌入式編程　　第5章  S12輸入/輸出端口模塊及其應(yīng)用實(shí)例　　第6章  S12中斷系統(tǒng)　　第7章  S12脈寬調(diào)制模塊及其應(yīng)用實(shí)例　　第8章  S12模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊及其應(yīng)用實(shí)例　　第9章  S12增強(qiáng)型定時器模塊及其應(yīng)用實(shí)例　　第10章  S12串行通信接口模塊及其應(yīng)用實(shí)例　　第11章  S12 SPI和I2C模塊及其應(yīng)用實(shí)例　　第12章  C/OS-Ⅱ在S12上的移植與應(yīng)用　　附錄A  S12匯編指令系統(tǒng)匯總表　　附錄B  S12匯編指令系統(tǒng)匯總表解釋說明　　附錄C  S12匯編指令機(jī)器碼匯總表　　附錄D  S12匯編指令機(jī)器碼匯總表解釋說明　　附錄E  HS12實(shí)驗開發(fā)平臺　　參考文獻(xiàn)　　

章節(jié)摘錄

插圖：第二階段是以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。這一階段系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：CPU種類繁多，通用性比較差；系統(tǒng)開銷小，效率高；一般配備系統(tǒng)仿真器，操作系統(tǒng)具有一定的兼容性和擴(kuò)展性；應(yīng)用軟件較專業(yè)，用戶界面不夠友好；系統(tǒng)主要用來控制系統(tǒng)負(fù)載以及監(jiān)控應(yīng)用程序運(yùn)行。第三階段是通用的嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)階段，是以嵌入式操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。這一階段系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：嵌入式操作系統(tǒng)能運(yùn)行于各種不同類型的微處理器上，兼容性好；操作系統(tǒng)內(nèi)核精簡、效率高，并且具有高度的模塊化和擴(kuò)展性；具備文件和目錄管理、設(shè)備支持、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支持、圖形窗口以及用戶界面等功能；具有大量的應(yīng)用程序接口（API），開發(fā)應(yīng)用程序簡單；嵌入式應(yīng)用軟件豐富。第四階段是以基于Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個正在迅速發(fā)展的階段。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于Internet之外，但隨著Internet的發(fā)展以及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與Internet的結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來。嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)在目前的嵌入式應(yīng)用中用得越來越廣泛，尤其在功能復(fù)雜、系統(tǒng)龐大的應(yīng)用中顯得越來越重要。首先，嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS）提高了系統(tǒng)的可靠性。在控制系統(tǒng)中，出于安全方面的考慮，不僅要求系統(tǒng)不能崩潰，還要有自愈能力：不僅要求在硬件設(shè)計方面提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性，而且也應(yīng)在軟件設(shè)計方面提高系統(tǒng)的抗干擾性，盡可能地減少安全漏洞和不可靠的隱患。長期以來的前后臺系統(tǒng)軟件設(shè)計在遇到強(qiáng)干擾時，運(yùn)行的程序往往會產(chǎn)生異常、出錯、跑飛，甚至死循環(huán)，最終導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。而實(shí)時操作系統(tǒng)管理的系統(tǒng)，這種干擾可能會引起若干進(jìn)程中的一個被破壞，但可以通過運(yùn)行的系統(tǒng)監(jiān)控進(jìn)程對其進(jìn)行修復(fù)。通常情況下，這個系統(tǒng)監(jiān)視進(jìn)程用來監(jiān)視各進(jìn)程運(yùn)行狀況，遇到異常情況時通過采取一些有利于系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的措施，如把有問題的任務(wù)清除掉等方法，能夠有效解決系統(tǒng)的干擾問題，一般系統(tǒng)不會出現(xiàn)崩潰。

編輯推薦

《基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》：著重介紹嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)方法內(nèi)容主要體現(xiàn)創(chuàng)新、實(shí)用，突出重點(diǎn)書中的每個模塊在智能車上都有相應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例配備教學(xué)課件和教學(xué)實(shí)驗指導(dǎo)書

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