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1、從MC9S12D到MC9S12XS 邵貝貝，薛濤時間:2009年04月29日字體:大中小關(guān)鍵詞:系列單片機(jī)存儲管理雙核單片機(jī)64KBI/O???摘?要：從第四屆全國大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能車競賽開始，競賽組委會推薦使用MC9S12XS128單片機(jī)替代前三屆競賽中使用的MC9S12DG128。S12X是新一代雙核單片機(jī)，制造工藝從0.25μm進(jìn)步到0.18μm；總線頻率從25MHz提高到40MHz；S12XS單片機(jī)保留了S12XCPU，去掉了另一個CPU－XGate，保留了技術(shù)進(jìn)步，提高了性能，簡化了操作。????關(guān)鍵詞：智能車競賽；單片機(jī)；9S12DG；S12X
2、S?????從2006年開始的全國大學(xué)生智能車競賽已經(jīng)進(jìn)行了3屆。當(dāng)時競賽推薦使用MC9S12DG128單片機(jī)。原因是該競賽在韓國已經(jīng)舉辦過3屆，使用的是MC9S12DP256。DG128單片機(jī)與DP256屬同類單片機(jī)，性能方面略有改善。這兩種單片機(jī)同屬S12DG128D系列單片機(jī)，是2000年初期產(chǎn)品。仍按摩爾定律發(fā)展的半導(dǎo)體技術(shù)，使單片機(jī)的性能不斷更新，推薦使用更新?lián)Q代的單片機(jī)可以使學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐活動不斷緊跟最新技術(shù)。????實(shí)際上，從S12到S12X單片機(jī)已經(jīng)經(jīng)歷了一次里程碑式的技術(shù)發(fā)展，S12X單片機(jī)是雙核單片機(jī)，該系列單片機(jī)在S12單CPU的基礎(chǔ)上增加
3、了另一個名為XGate的CPU。XGate是精簡指令流（RISC）類型的CPU，和復(fù)雜指令流（CISC）結(jié)構(gòu)的S12單片機(jī)性能互補(bǔ)。S12X系列單片機(jī)在其他性能方面也有很多改善。而含有XGateCPU的雙核單片機(jī)也已經(jīng)有二代產(chǎn)品，分別稱為V1和V2內(nèi)核。V1內(nèi)核的XGate專門用于處理中斷，V2的XGate還可承擔(dān)其他任務(wù)。參考文獻(xiàn)[1]對這種雙核單片機(jī)做了詳細(xì)介紹。????在1個硅片上集成了2個類型完全不同的CPU，使學(xué)習(xí)和掌握該類單片機(jī)的難度提高了不只一倍。對于處于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用入門階段的本科生，競賽組委會不推薦使用雙核單片機(jī)，雖然飛思卡爾公司表示也可以支持
4、使用該類單片機(jī)。????S12XS單片機(jī)在雙核單片機(jī)基礎(chǔ)上去掉了XGateCPU，保留了其他方面的技術(shù)進(jìn)步和性能提高，由于一些性能的改善，與S12單片機(jī)相比，開發(fā)難度不但沒有增加，甚至有所降低，是大學(xué)本科同學(xué)學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的更好范例。但作為教材，面前還沒有正式出版物，這就要求參賽選手查閱參考文獻(xiàn)[3]、[4]、[5]等原文資料。由于參賽選手多為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用愛好者和佼佼者，這一過程有利于提高學(xué)生的能力，培養(yǎng)IT高手。????由于參考文獻(xiàn)[2]已被很多大學(xué)選作教材，該教材已列為教育部十一五國家級規(guī)劃教材，其新編版將以S12-XS128為范例，于2009年夏
5、天出版。屆時，采用S12DG-128教學(xué)的院校也可升級到S12XS單片機(jī)。????這里就新一代S12XS單片機(jī)較老一代產(chǎn)品性能方面的改進(jìn)做一介紹，供參賽者參考。?1全局線性尋址????為將程序存儲空間擴(kuò)展到大于64KB，S12CPU在64KB空間內(nèi)開了一個16KB的窗口，通過頁面管理寄存器PPage，根據(jù)需求不時調(diào)入不同存儲頁面，無法對整個尋址空間連續(xù)尋址。S12X的CPU在以同樣方式管理RAM、EEPROM的基礎(chǔ)上，又增加了一個全局寄存器，實(shí)現(xiàn)了對整個尋址空間的連續(xù)尋址。????圖1給出了S12XSCPU和S12CPU的區(qū)別，圖中虛線描述的是S12X在S12C
6、PU基礎(chǔ)上增加的寄存器。全局地址寄存器GPage是一個7位寄存器，使原來的64KB尋址空間擴(kuò)展了128倍，達(dá)到8MB。若使用3B地址對8MB空間連續(xù)尋址，16位機(jī)需要2次讀16位地址線。2次可讀入32位地址，使用32位地址時，會多占用1倍存儲器，16位機(jī)的優(yōu)勢就沒有了。這里的解決辦法是，增加幾個專門指令對3B地址（其中1B是GPage的值）連續(xù)操作。??????增加的指令使整個8MB尋址空間變成一個整體。分讀、寫兩類指令：????讀指令：GLDAR????寫指令：GSTAR????這里R表示CPU內(nèi)部6個寄存器A、B、D、X、Y和SP中的一個。????指令形式為
7、：????GLDAA，GLDAB，GLDD，GLDX，GLDY，GLDS????GSTAA，GSTAB，GSTD，GSTX，GSTY，GSTS????以GLDD指令為例，可以使用直接尋址、擴(kuò)展尋址、寄存器間接尋址、帶8位、16位偏移量的間接尋址、寄存器作為偏移量的間接尋址等幾乎所有讀寫指令的尋址方式。表1是全程讀指令GLDD的代碼形式、尋址方式、機(jī)器碼和周期數(shù)。??????用7位G寄存器，將存儲空間分成128個64KB，稱為存儲器的128個64KB頁面。用G寄存器＄00～＄7F表示的連續(xù)地址如下：????0x00_0000～0x00_0800???2KBI/O地
8、址空間????0x00_
