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引言1

第1章 色彩斑斓的单片机世界6

1.1单片机世界6

1.2开发单片机应用不再需要仿真器8

1.3Motorola（Freescale）单片机8

1.4MC68HC08系列单片机10

1.4.1Nitron系列单片机10

1.4.2面向低端产品的8位单片机10

1.4.3通用型8位单片机10

1.4.4带LCD（LED）驱动接口的8位单片机11

1.4.5用于电动机控制的8位单片机12

1.4.6带CAN总线接口的8位单片机12

1.4.7支持LIN总线的8位单片机12

1.4.8带USB接口的8位单片机13

1.4.9用于彩色液晶监视器控制的8位单片机13

1.4.10带无线通信功能的8位单片机14

1.5MCS08系列8位单片机14

1.6MC68HC11系列单片机14

1.7MC68HC12系列单片机17

1.8MC9S12系列单片机18

1.8.1MC9S12A系列和B系列16位单片机18

1.8.2带CAN总线的MC9S12D系列16位单片机19

1.8.3MC9S12DP256单片机20

1.8.4带液晶驱动的16位单片机系列22

1.8.5低供电电压的16位单片机23

1.8.6带USB接口的16位单片机24

1.8.7带以太网接口的16位单片机24

1.9MC68HC16系列单片机24

1.10Motorola（Freescale）的32位单片机26

1.10.1以68K、CPU32为CPU的32位单片机26

1.10.2以ColdFire为CPU的32位单片机27

1.10.3用于控制的以PowerPC为CPU的32位单片机28

1.10.4用于通信的以PowerPC为CPU的32位单片机29

1.10.5Motorola（Freescale）的ARM系列32位单片机30

1.11Motorola（Freescale）的DSP型单片机31

1.11.1普通16位DSP型单片机31

1.11.2使用增强型内核DSP56800E的16位DSP型单片机35

1.11.3StarCore系列DSP型16位单片机36

1.11.4 24位、32位的DSP型单片机36

第2章 单片机基本系统的硬件设计39

2.1 16位单片机39

2.1.1MC9S12系列单片机40

2.1.2MC9S12DP256单片机40

2.2初识单片机最小硬件系统43

2.2.1 16位单片机MC9S12的最小系统45

2.2.2 8位单片机MC68HC08GP32的最小系统45

2.2.3 32位单片机MC68332的最小系统46

2.2.4监控程序47

2.2.5体验机器码50

2.3异步串行通信52

2.3.1串行通信协议RS-232标准52

2.3.2ASCII码53

2.3.3串行数据格式54

2.3.4RS-232-C电缆的连接方法55

2.3.5通信速率55

2.4MC9S 12单片机系统的硬件设计56

2.4.1时钟电路56

2.4.2串行口的RS-232驱动电路59

2.4.3电源电路59

2.4.4复位电路60

2.4.5BDM接口60

2.4.6单片机并行口及驱动能力60

2.4.7调试显示61

2.5运行模式61

2.5.1单片运行模式61

2.5.2扩展运行模式61

2.6BDM调试器及硬件设计62

2.6.1BDM调试器62

2.6.2BDM调试器硬件设计63

第3章 用汇编语言编程65

3.1CPU的内部寄存器结构65

3.1.1 16位单片机HC11/12的CPU内部结构65

3.1.2 8位单片机HC08的CPU内部结构66

3.1.3 32位单片机68K/ColdFire的CPU内部结构67

3.2内存空间分配68

3.2.1基本内存空间分配68

3.2.2内存空间的扩展69

3.3汇编指令集71

3.4指令按功能分类71

3.4.1数据传送指令72

3.4.2算术与逻辑运算指令73

3.4.3程序控制指令77

3.5CPU12的模糊逻辑指令79

3.5.1模糊化指令79

3.5.2模糊推理指令REV和REVW80

3.5.3反模糊化指令WAV80

3.6指令按寻址方式分类81

3.6.1隐含寻址81

3.6.2立即数寻址81

3.6.3直接寻址81

3.6.4扩展寻址82

3.6.5变址寻址82

3.6.6带自动加、减5位偏移量的间接寻址83

3.6.7相对寻址83

3.7汇编指令表83

3.8指令的机器码组织85

3.9用汇编语言编写程序86

3.9.1汇编程序的格式86

3.9.2汇编管理指令86

3.10汇编语言程序设计举例88

3.10.1检查SCI输入端口状态88

3.10.2输入一个字符88

3.10.3输出一个字符89

3.10.4输出空格89

3.10.5显示字符串90

3.10.6输入并显示字符90

3.11码的转换类子程序90

3.11.1输入一个十六进制数90

3.11.2输入一个字节91

3.11.3输入两个字节的十六进制数91

3.11.4输出两个字节的十六进制数92

3.12汇编语言编程技巧92

3.13用汇编语言写BDM调试命令94

3.13.1后台调试模式94

3.13.2进入BDM模式95

3.13.3BDM通信协议96

3.13.4BDM命令98

3.13.5BDM的ROM99

第4章 建立单片机运行环境和写监控程序100

4.1建立单片机运行环境100

4.2堆栈指针初始化100

4.3时钟初始化101

4.3.1找出与时钟相关的寄存器101

4.3.2初始化时钟系统104

4.4串行口初始化105

4.4.1与串行口有关的寄存器105

4.4.2初始化串行口108

4.5监控程序109

4.6人机对话111

4.7命令字与跳转表114

4.8建立CPU在内存中的固定映像115

4.8.1CPU响应中断后的栈结构115

4.8.2CPU寄存器的固定映像116

4.9执行程序117

4.10显示与修改内存118

4.10.1显示内存118

4.10.2修改内存119

4.11显示和修改CPU寄存器120

4.12向RAM下载程序122

4.12.1数据文件格式123

4.12.2下载程序124

4.13Flash的擦除与写入126

4.13.1与Flash有关的寄存器126

4.13.2Flash擦除与写入的步骤127

4.14设置断点134

4.14.1在RAM程序中设置断点134

4.14.2在Flash程序中设置断点138

4.15中断向量表管理139

4.16系统调用表142

4.17帮助信息143

第5章 用C语言开发应用程序144

5.1C语言是开发单片机应用软件的有力工具144

5.2开发嵌入式应用的C编译器的特点145

5.3交叉编译和C语言程序运行环境的建立147

5.3.1应用程序的构成与模块化程序结构150

5.3.2全局变量与局部变量151

5.3.3函数的结构与函数间参数的传递152

5.3.4C语言中的I/O语句154

5.3.5程序模块的框架与组织155

5.3.6程序的链接与定位156

5.4交叉C编译器及用C语言扩展监控程序157

5.4.1EEPROM157

5.4.2EEPROM擦除和编程步骤158

5.4.3EEPROM编程命令字及其含义159

5.4.4EEPROM的写保护区设定159

5.5嵌入式应用中的I/O164

5.5.1关于“Hello，World”164

5.5.2自己写printf（）函数164

第6章 使用嵌入式实时操作系统175

6.1嵌入式实时操作系统175

6.1.1嵌入式实时操作系统简介175

6.1.2嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ175

6.2移植μC/OS-Ⅱ177

6.2.1重新定义内核的大小和功能178

6.2.2OS_CPU.H181

6.3编写与硬件相关的代码183

6.3.1中断服务子程序OSTickISR（）184

6.3.2任务堆栈初始化函数OSTaskStkInit（）185

6.3.3让优先级最高的就绪态任务开始运行OSStartHighRdy（）187

6.3.4任务级任务切换函数OSCtxSw（）187

6.3.5中断级任务切换函数OSIntCtxSw（）188

6.3.6相关接口函数190

6.4产生时钟节拍中断191

6.5制作用户自己的项目192

6.5.1main.h192

6.5.2main.c194

6.5.3TaskStart.c195

6.5.4task1.c和task2.c196

6.5.5hardware.c197

6.5.6userlib.c198

6.5.7链接与程序定位198

6.6估算μC/OS-Ⅱ占用的RAM资源200

6.6.1μC/OS-Ⅱ中的全局变量201

6.6.2任务控制块202

6.6.3事件控制块204

6.6.4任务堆栈205

6.6.5估算内核占用RAM空间举例207

6.7多任务下的设备驱动208

6.7.1重新认识异步串行口208

6.7.2SCI的中断209

6.7.3用中断方式接收209

6.7.4用中断方式发送210

第7章 使用GCC交叉编译器开发HC/S12单片机213

7.1使用免费的GCC交叉编译器213

7.2用GCC开发HC/S12系列单片机214

7.2.1安装“GCC for HCS12”216

7.2.2使用GNU针对MC68HC11/MC68HC12的开发环境218

7.2.3使用范例程序库进行交叉编译221

7.3如何编写makefile文件223

7.3.1简单makefile的书写规则224

7.3.2make命令的使用225

7.4GCC forHCS12编译器226

7.4.1内嵌汇编语言229

7.4.2陷阱、软中断和中断229

7.4.3填写中断向量表230

7.4.4支持页面Flash ROM231

7.4.5编译参数232

7.4.6预处理参数234

7.4.7汇编参数234

7.4.8链接参数235

7.4.9链接器235

7.5hello world工程应用范例239

7.5.1源文件描述239

7.5.2链接地址描述241

7.5.3编译并运行241

第8章 单片机软件开发工具243

8.1商用软件开发工具“CodeWarrior forHCS12”243

8.2安装CodeWarrior243

8.3建立工程244

8.3.1使用C编译器246

8.3.2使用汇编器246

8.3.3增加新程序模块248

8.4编写应用程序main.c248

8.4.1main.c248

8.4.2定义装载地址250

8.4.3利用make命令编译251

8.5在目标板上运行程序252

8.5.1向目标机下载程序252

8.5.2运行程序253

8.6建立自己的C程序运行环境255

8.7编译基于μC/OS-Ⅱ的应用程序255

第9章 实验系统与I/O模块261

9.1通用I/O接口262

9.2MC9S12DP256的片内总线接口264

9.2.1同步串行接口264

9.2.2I2C总线接口272

9.2.3CAN总线接口276

9.2.4Motorola S12系列单片机的MSCAN模块281

9.2.5CAN总线实验原理及通信程序设计283

9.3增强型定时器285

9.3.1输入捕捉／输出比较286

9.3.2输入捕捉／输出比较通道287

9.3.3 8位脉冲累加器287

9.3.4模数计数器288

9.4PWM模块288

9.4.1PWM模块概述288

9.4.2PWM波用作D/A转换接口288

9.5A/D模块289

9.6Motorola 16位单片机MC9S12DP256/DG128教学实验系统291

9.6.1概述291

9.6.2硬件电路介绍291

第10章 单片机模糊控制297

10.1模糊控制297

10.2模糊控制指令298

10.2.1模糊控制专用指令298

10.2.2模糊控制相关指令298

10.3模糊逻辑的基本概念298

10.3.1模糊集合及隶属度函数298

10.3.2模糊逻辑与模糊变量300

10.3.3模糊推理301

10.4模糊控制原理与模糊控制器结构301

10.4.1模糊化303

10.4.2模糊规则推理304

10.4.3反模糊化307

10.4.4模糊控制的实现309

10.4.5模糊控制器的设计与调整310

10.5模糊控制开发软件313

10.5.1Motorola模糊推理机313

10.5.2MC68HC11模糊推理机313

10.5.3S12逻辑推理机程序320

第11章 单片机应用中的电磁兼容问题323

11.1电磁兼容基本概念323

11.2电磁兼容组织与标准324

11.3单片机系统的电磁兼容问题326

11.4噪声的来源与传输327

11.4.1信号线间交叉干扰329

11.4.2来自电源的噪声330

11.5印刷线路板EMC设计331

11.5.1元件的布置331

11.5.2印刷线路板接地线的处理332

11.5.3多层板设计333

11.6常用抗干扰器件334

11.6.1去耦电容334

11.6.2磁性元件335

11.6.3低通滤波器336

11.6.4瞬变干扰吸收器件336

11.7印刷线路板设计中控制噪声的经验337

11.7.1控制噪声源337

11.7.2减小噪声的耦合338

11.7.3减小噪声接收338

11.8单片机自身的抗干扰措施339

11.8.1降低外时钟的频率339

11.8.2时钟监控电路339

11.8.3打开“看门狗”电路340

11.8.4电源电压监控340

11.8.5非法指令中断和剩余程序区处理340

附录A MC9S12D系列单片机开发工具包342

A.1概述342

A.1.1HCS12D系列单片机342

A.1.2HCS12开发工具包组件342

A.2MC9S12DP256/DG128开发板及与PC通信343

A.2.1MC9S12DP256/DG128开发板343

A.2.2开发板上的跳线345

A.2.3开发板的硬件连接345

A.2.4 PC的设置346

A.3监控程序及监控命令详解349

A.3.1命令详解349

A.3.2改变波特率353

A.3.3复位、中断向量表355

A.3.4用户可以使用的RAM空间355

A.3.5系统调用355

A.4编译器CodeWarriorforHCS12使用方法入门356

A.4.1建立工程文件356

A.4.2编写main.c程序357

A.4.3定义存储空间分配359

A.4.4应用程序的编译360

A.4.5向开发板下载程序361

A.4.6运行应用程序362

A.5BDM调试器及使用方法363

A.5.1BDM调试器使用方法364

A.5.2设置BDM头的时钟频率364

A.5.3和目标板连接365

A.5.4Help命令366

A.5.5向Flash下载程序367

A.5.6擦除目标板的片内Flash368

A.6常用BDM调试命令368

A.6.1汇编和反汇编命令368

A.6.2控制目标CPU运行的命令370

A.6.3显示和修改CPU寄存器的命令370

A.6.4显示和修改内存370

A.6.5以S格式读出目标代码370

A.6.6其他BDM命令370

附录B 监控程序源代码372

附录C CPU12汇编指令表406

附录D CPU12指令机器码表420

附录E 本书所附光盘说明423

参考文献424