Микроконтроллер 68HC908GP32

В данном учебном пособии описывается микроконтроллер типа 68HC908GP32, входящий в состав семейства 68HC08/908. Это микроконтроллер общего применения (GP – General Purpose), который ориентирован на использование в аппаратуре разнообразного назначения. На базе этого микроконтроллера поставлен лабораторный практикум по изучению современных микроконтроллеров и практическому освоению их применения для управления различными объектами.

Общая структура микроконтроллера 68HC908GP32 приведена на рис. 2. Микроконтроллер содержит 8-разрядный процессор CPU08, описанный в разделе 3 учебного пособия, Flash-память емкостью 32 Кбайт, ОЗУ данных емкостью 512 байт и большой набор служебных и периферийных модулей.

В состав служебных модулей входят:

- генератор тактовых импульсов CGM08,

- модуль системной интеграции SIM08,

- модуль контроля напряжения питания LVI08,

- модуль прерывания в контрольной точке BREAK08,

- модуль управления внешним прерыванием IRQ08,

- сторожевой таймер COP08,

- базовый таймер TBM08.

Модуль CGM08 генерирует импульсные сигналы, на базе которых модуль системной интеграции SIM08 формирует тактовые импульсы. Выходные сигналы модуля CGM определяют частоту тактовых импульсов, необходимую для работы процессора и периферийных модулей. Описание этого модуля дается в разделе 4.

Модуль SIM08 выполняет ряд функций, обеспечивающих совместную работу различных модулей микроконтроллера. Он работает совместно с другими служебными модулями: CGM08, LVI08, IRQ08, BREAK08, COP08, выполняя формирование тактовых импульсов, запуск микроконтролллера, организацию обслуживания прерываний. Работа этого модуля рассматривается в разделах 5,6,8.

Модуль прерывания в контрольной точке BREAK08обеспечивает останов выполнения программы в заданной контрольной точке и используется в процессе отладки программного обеспечения (см. раздел 5).

Модуль управления внешним прерыванием IRQ08принимает внешний запрос прерывания, поступающий на вход IRQ#, и обеспечивает различные варианты его обслуживания (см. раздел 5).

Сторожевой таймер COP08 осуществляет контроль выполнения текущей программы (см. раздел 9).

Модуль LVI08 вырабатывает сигнал перезапуска микроконтролллера при снижении его напряжения питания ниже порогового уровня (см. раздел 5).

Рис.2. Структура микроконтроллера 68HC908GP32

Модуль базового таймера TBM08, описанный в разделе 13, обеспечивает периодическое формирование запросов прерывания.

Периферийные модули обеспечивают обмен данными и совместную работу микроконтроллера с другими устройствами, входящими в состав системы управления. Микроконтроллер 68HC908GP32 содержит следующие периферийные модули:

- пять параллельных портов A, B, C, D, E для ввода-вывода данных,

- асинхронный последовательный порт SCI08,

- синхронный последовательный порт SPI08,

- модуль контроля клавиатуры KBI08,

- 8-разрядный аналого-цифровой преобразователь ADC08,

- два таймерных модуля TIM08-1, TIM08-2.

Двунаправленные порты A, B, C, D, E обеспечивают параллельный обмен данными с внешними устройствами. Порты A, B имеют по 8 линий ввода-вывода, порт E – 2 линии, а порты C, D – различное число линий (от 5 до 8) в зависимости от числа выводов корпуса, в котором смонтирован микроконтроллер. Каждый порт содержит регистр данных PTx (x = A,B,C,D или E в зависимости от имени используемого порта), в который поступают водимые или выводимые данные, и регистр управления DDRx, определяющий направление их пересылки (ввод или вывод). Работа параллельных портов описана в разделе 10.

Выводы параллельных портов A, B, D, E совмещены с выводами других периферийных модулей – KBI08, ADC08, TIM08-1, TIM08-2, SPI08, SCI08 (рис.1.2). При работе этих модулей соответствующие выводы служат для передачи сигналов, необходимых для их функционирования, и не могут использоваться для параллельного ввод-вывода данных.

Модули SCI08, SPI08 выполняют последовательный асинхронный и синхронный обмен данными между микроконтроллером и внешними устройствами. Функционирование этих модулей раасмотрено в разделах 11, 12 данного пособия.

Микроконтроллеры MC68HC908GP32 содержат два таймерных модуля TIM08, которые выполняют широкий набор функций, включая фиксацию времени поступления входных сигналов, выдачу выходных сигналов в заданный момент времени, формирование ШИМ-сигналов. Описание модуля TIM08 дано в разделе 13.

Модуль ADC08 выполняет преобразование значения потенциала, поступающего на один из 8 аналоговых входов, в 8-разрядное двоичное число. Его функционирование рассматривается в разделе 14.

Модуль KBI08 обеспечивает формирование запроса прерывания при поступлении сигнала на определенные входы параллельных портов, которые обычно используются для подключения клавиатуры. Реализация этого модуля в микроконтроллерах MC68HC908GP32 описана в разделе 15.

Микроконтроллеры MC68HC908GP32 работают при напряжении питания Vп=5,0 В или Vп=3,0 В. При этом их максимальная тактовая частота составляет, соответственно, Ft=8 МГц или Ft=4 МГц.

Для размещения микроконтроллеров используется три типа корпусов:

- стандартные DIP-корпуса с 40 выводами (тип PDIP),

- уменьшенные DIP-корпуса с 42 выводами (тип SDIP),

- корпуса для поверхностного монтажа с 44 выводами (типа QFP).

При использовании корпусов с уменьшенным числом выводов сокращается количество используемых линий ввода-вывода портов C, D. При размещении микроконтроллера в в корпусе PDIP с 40 выводами порт C имеет 5 выводов PC4-0, а порт D – 6 выводов PD5-0, при этом используется только один таймерный модуль TIM08-1. При размещении в корпусе SDIP с 42 выводами порт C имеет 5 выводов PC4-0, а порт D – 8 выводов PD7-0, а в корпусе QFP с 44 выводами порт C имеет 7 выводов PC6-0, а порт D – 8 выводов PD7-0. В этих случаях можно использовать оба таймерных модуля - TIM08-1 и TIM08-2.