MC9S12XS128 AD转换详解

飞思卡尔MC9S12XS128单片机各模块使用方法及寄存器配置手把手教你写S12XS128程序--PWM模块介绍该教程以MC9S12XS128单片机为核心进行讲解，全面阐释该16位单片机资源。

本文为第一讲，开始介绍该MCU的PWM模块。

PWM 调制波有8个输出通道，每一个输出通道都可以独立的进行输出。

每一个输出通道都有一个精确的计数器（计算脉冲的个数），一个周期控制寄存器和两个可供选择的时钟源。

每一个P WM 输出通道都能调制出占空比从0—100% 变化的波形。

PWM 的主要特点有：1、它有8个独立的输出通道，并且通过编程可控制其输出波形的周期。

2、每一个输出通道都有一个精确的计数器。

3、每一个通道的P WM 输出使能都可以由编程来控制。

4、PWM 输出波形的翻转控制可以通过编程来实现。

5、周期和脉宽可以被双缓冲。

当通道关闭或PWM 计数器为0时，改变周期和脉宽才起作用。

6、8 字节或16 字节的通道协议。

7、有4个时钟源可供选择（A、SA、B、SB），他们提供了一个宽范围的时钟频率。

8、通过编程可以实现希望的时钟周期。

9、具有遇到紧急情况关闭程序的功能。

10、每一个通道都可以通过编程实现左对齐输出还是居中对齐输出。

1、PWM启动寄存器PWMEPWME 寄存器每一位如图1所示：复位默认值：0000 0000B图1 PWME 寄存器每一个PWM 的输出通道都有一个使能位P WMEx 。

它相当于一个开关，用来启动和关闭相应通道的PWM 波形输出。

当任意的P WMEx 位置1，则相关的P WM 输出通道就立刻可用。

用法：PWME7=1 --- 通道7 可对外输出波形PWME7=0 --- 通道7 不能对外输出波形注意：在通道使能后所输出的第一个波形可能是不规则的。

当输出通道工作在串联模式时（PWMCTL 寄存器中的CONxx置1），那么）使能相应的16位PWM 输出通道是由PWMEx 的高位控制的，例如：设置PWMCTL_CON01 = 1,通道0、1级联，形成一个16位PWM 通道，由通道 1 的使能位控制PWM 的输出。

【MC9S12XS128MAA】使用说明书
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MC9XS128MAA 使用说明书
该系统板供电电压为：5±0.02 V ，建议使用TPS7350为其供电，理由如下：TPS7350 是微功耗低压差线性电源芯片，具有完善的保护电路，包括过流、过压、电压反接保护。

使用这个芯片只需要极少的外围元件就能构成高效稳压电路。

与LM2940及AS1117稳压器件相比，TPS7350具有更低的工作压降和更小的静态工作电流，可以使电池获得相对更长的使用时间。

由于热损失小，因此无需专门考虑散热问题。

而且其纹波很小，又为线性稳压芯片，可以为单片机及片外AD 模块提供很稳定的工作电压！
1.到货后检测：
当你的系统板到货后，请你马上测试，如系统板的有个指示灯是一闪一闪的（我们发货检测的时候讲测试程序烧录在里面），证明系统板是没有问题的。

否则就是损坏的，请你马上联系我们的客服。

系统板与下载器BDM的连接图：
该系统板的编程需要专门的飞思卡尔软件：
2.
3.
需要使用USB专用接线，使用前需要安装USB转串口CH340T 驱动
5.烧录时出现问题
如果下载程序步骤不是以上步骤，并且不能进行烧录，则可能出现以下问题：
1、电脑未安装BDM 驱动或者安装未成功；
2、下载线跟芯片下载口的方向不对；
3、连接线出现问题，拔出各接口，重新连接；
4、芯片被锁，请按照解锁文档步骤进行解锁
5、BDM 跳线帽错误。

飞思卡尔MC9S12XS128各模块初始化程序--超详细注释//**************************************************************************// 武狂狼2014.5.1 整理// 新手入门的助手////***************************************************************************注释不详细/*********************************************************/函数名称：void ATD0_init(void)函数功能：ATD初始化入口参数：出口参数：/***********************************************************/void ATD0_init(void){ATD0DIEN=0x00; //使用模拟输入功能|=1；数字输入功能// ATD0CTL0=0x07; //Bit[3：0]WRAP[3:0] 反转通道选择位ATD0CTL1=0x40; // 12位精度,采样前不放电 Bit[7]ETRIGSEL(外部触发源选择位。

=0选择A/D通道AN[15：0] |=1选择 ERTIG3~0)和Bit[3：0]ETRIGCH[3：0]选择外部触发通道// Bit[6：5]SRES[1：0]A/D分辨率选择位。

Bit[4]SMP_DIS =0采样前不放电|=1采样前内部电容放电，这会增加2个A/D时钟周期的采样时间，有助于采样前进行开路检测ATD0CTL2=0x40; // 快速清零,禁止中断,禁止外部触发ATD0CTL3=0x90; // 右对齐,转换序列长度为2,非FIFOATD0CTL4=0x03; // 采样时间4个周期,PRS=31,F(ATDCLK)=F(BUS)/(2(PRS+1))// ATD0CTL5=0x30; //启动AD转换序列//：对每项数据采集时，用到哪个通道采样可在相应子函数内设置某一通道（见Sample_AD.c）while(!ATD0STAT2L_CCF0);/*********************************************************/函数名称：void PIT_init(void)函数功能：初始化PIT 设置精确定时时间（1s）入口参数：无出口参数：无说明：无/***********************************************************/void PIT_init(void){PITCFLMT=0x00; //禁止PIT模块Bit[7] PITE：PIT模块使能位，0禁用|1使能// Bit[6] PITSWAI:等待模式下PIT停止位，0等待模式下，PIT模块正常运行| 1等待模式下，PIT模块停止产生时钟信号，冻结PIT模块// Bit[5] PITFRZ: 冻结模式下PIT计数器冻结位。

1、定时器IC/OC功能选择寄存器TIOSIOS[7..0]IC/OC功能选择通道0 相应通道选择为输入捕捉(IC)1 相应通道选择为输出比较(OC)2、定时器比较强制寄存器 CFORCFOC[7..0]设置该寄存器某个FOCn位为1将导致在相应通道上立即产生一个输出比较动作，在初始化输出通道时候非常有用。

【说明】这个状态和正常状态下输出比较发生后，标志位未被置位后的情况相同。

3、输出比较7屏蔽寄存器 OC7MOC7M[7..0]OC7(即通道7的输出比较)具有特殊地位，它匹配时可以直接改变PT7个输出引脚的状态，并覆盖各个引脚原来的匹配动作结果，寄存器OC7M决定哪些通道将处于OC7的管理之下。

OC7M中的各位与PORTT口寄存器的各位一一对应。

当通过TIOS将某个通道设定为输出比较时，将OC7M中的相应位置1，对应的引脚就是输出状态，与DDR中的对应位的状态无关，但OC7Mn并不改变DDR相应位的状态。

【说明】OC7M具有更高的优先级，它优于通过TCTL1和TCTL2寄存器中的OMn和OLn设定的引脚动作，若OC7M中某个位置1，就会阻止相应引脚上由OM和OL设定的动作。

4、输出比较7数据寄存器 OC7DOC7D[7..0]OC7M对于其他OC输出引脚的管理限于将某个二进制值送到对应引脚，这个值保存在寄存器OC7D中的对应位中。

当OC7匹配成功后，若某个OC7Mn=1，则内部逻辑将OC7Dn送到对应引脚。

OC7D中的各位与PORTT口寄存器的各位一一对应。

当通道7比较成功时，如果OC7M中的某个位为1，OC7D中的对应位将被输出到PORTT的对应引脚。

【总结】通道7的输出比较(OC7)具有特殊的位置，在OC7Mn和OC7Dn两个寄存器设置以后，OC7成功输出后将会引起一系列的动作。

比如：OC7M0=1，则通道0处在OC7的管理下，在OC7成功后，系统会将OC7D0的逻辑数据(仅限0或者1)反应在PT0端口上。

本教程试图用最少的时间教你飞思卡尔XS128单片机的中断优先级设置方法和中断嵌套的使用，如果是新手请先学习中断的基本使用方法。

先来看看XS128 DataSheet 中介绍的相关知识，只翻译有用的：七个中断优先级每一个中断源都有一个可以设置的级别高优先级中断的可以嵌套低优先级中断复位后可屏蔽中断默认优先级为1同一优先级的中断同时触发时，高地址（中断号较小）的中断先响应注意：高地址中断只能优先响应，但不能嵌套同一优先级低地址的中断下面直接进入正题，看看怎么设置中断优先级:XS128中包括预留的中断一共有128个中断位，如果为每个中断都分配一个优先级寄存器的话会非常浪费资源，因此飞思卡尔公司想出了这样一种办法：把128个中断分为16个组，每组8个中断。

每次设置中断时，先把需要的组别告诉某个寄存器，再设置8个中断优先寄存器的某一个，这样只需9个寄存器即可完成中断的设置。

分组的规则是这样的：中断地址位7到位4相同的中断为一组,比如MC9SX128.h中这些中断的位7到位3都为D，他们就被分成了一组。

0~F正好16个组。

INT_CFADDR就是上面说到的用来设置组别的寄存器:我们需要设置某个组别的中断时，只要写入最后8位地址就行了，比如设置SCI0的中断优先级，就写入0xD0。

设置好组别之后，我们就要该组中相应的中断进行设置,设置中断的寄存器为这其实是一组寄存器，一共有8个，每个都代表中断组中的一个中断。

对应规则是这样的：中断地址的低四位除以2比如还是SCI0，低四位是6，除以二就是3，那么我们就需要设置INT_CFDATA3 往INT_CFDATAx中写入0~7就能设置相应的中断优先级了拿我本次比赛的程序来举个例子：我们的程序中需要3个中断：PIT0,PORTH,SCI0。

PIT0定时检测传感器数值，PORTH连接干簧管进行起跑线检测，SCI0接收上位机指令实现急停等功能。

因此中断优先级要SCI0>PORTH>PIT0。

S12(X)单片机BDM调试器使用技巧第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能气车竞赛限制采用最新的MC9S12XS128（以下简称XS128）单片机作为主控芯片，替代MC9S12DG128。

XS128是Freescale公司推出的S12系列单片机中的一款增强型16位单片机。

片内资源丰富，接口模块有SPI、SCI、IIC、A/D、PWM等常见模块，在汽车电子应用领域具有广泛用途。

XS128和以往大赛使用的S12DG128系列单片机一样，调试接口都是使用Freescale公司传统的BD M(Background Debug Module)接口。

1 MC9S12XS128单片机介绍(1)CPU：增强型16位HCS12 CPU，片内总线时钟最高40 MHz；(2)片内资源：8 KB RAM、128 KB程序闪存、2 KB数据闪存；(3)串行接口模块：SCI、SPI；(4)脉宽调制模块(PWM)可设置成4路8位或者2路16位，逻辑时钟选择频率宽；(5)1个16路12位精度A/D转换器；(6)控制器局域网模块（CAN）；(7)增强型捕捉定时器。

MC9S12XS128单片机有112、80和64引脚3种封装形式。

80-pin封装的单片机没有引出用于扩展方式的端口，仅引出了一个8路A/D接口。

竞赛可使用112或80引脚封装器件。

2 BDM接口和使用BDM调试器内部有一个8位的MC9HC08JB16单片机，该单片机有USB接口，可与PC 机信息交互。

HC08单片机和S12单片机间仅使用一根 I/O线通信，这根相连的信号线名为BKGD。

HC08单片机将BKGD置为输出，以串行发送命令，发送完成后转为输入，以接收信息。

S12单片机收到命令后转为输出，根据调试器发来的命令回送信息，然后立即转入接收态。

BDM工具以此方式实现S12单片机的在线调试、内部闪存的烧写等功能。

关于BDM接口的实现，读者可以参考Freescale任何一款S12单片机的器件手册，其对BDM接口的命令字、交互模式等都有详细描述。

MC9S12XS128例程SCI程序串行通信时MCU与外部设备之间进行通信的一种简单而有效的硬件方法。

无论用查询方式还是中断方式进行串行通信编程，在程序初始化时均必须对SCI进行初始化。

初始化主要包括波特率设置、通信格式的设置、发送接收数据方式的设置等。

对SCI进行初始化，需要设置如下几部分：（1）定义波特率一般选内部总线时钟为串行通信的时钟源。

通过设置SCI波特率寄存器SCI0BD的波特率选择位SBR[12:0]，来选择合适的分频系数。

（2）写控制字到SCI控制寄存器1（SCI0CR1）设置是否允许SCI、数据长度、输出格式、选择唤醒方法、是否校验等。

（3）写控制字到SCI控制寄存器2（SCI0CR2）设置是否允许发送与接收、是中断接收还是查询接收等。

串行通信程序如下：/** write in “Init.h” **/#include /* common defines and macros */#include "derivative.h" /* derivative-specific definitions */ //void InitBusClk(void); //可以不使用锁相环void InitSci(void);/** write in “Init.c” **///初始化程序#include "Init.h"/*//------------初始化Bus Clock------------//void InitBusClk(void) {DisableInterrupts;CLKSEL=0X00; //PLLSEL 1 : Bus Clock=PLLCLK/2// 0 : Bus Clock=OSCCLK/2PLLCTL_PLLON=1; //开启PLLSYNR=0; //OSCCLK=16MHzREFDV=0X0F;//PLLCLK=2*OSCCLK*[(1+SYNR)/(1+REFDV]=32/16=2MHz while(!(CRGFLG_LOCK==1)); //直到LOCK=1,when PLL is ready,退出循环CLKSEL_PLLSEL=1; //PLLSEL 1 : Bus Clock=PLLCLK/2=2MHz/2=1MHz// 0 : Bus Clock=OSCCLK/2=16M/2=8MHz}*///---------------初始化SCI---------------//void InitSci(void){SCI0BD=4545; //设波特率为110//SCI baud rate = SCI module clock/(16*SCIBD)=Bus Clock/(16*SCIBD)// = 8MHz/(16*4545)=500kHz/4545=110bps//SCIBD : SBR12-SBR0,Value from 1 to 8191SCI0CR1=0;SCI0CR2=0X2C; // 0010 1100 RIE=1,TE=1,RE=1// RIE=1 RDRF and OR interrupt requests enabled// TE=1 Transmitter enabled// RE=1 Receiver enabled}/** write in “SCI.h” **///函数声明unsigned char SciRead();void SciWrite(byte);/** write in “SCI.c” **///串行通信程序#include "Init.h"#include "SCI.h"//---------------读SCI数据---------------//unsigned char SciRead(){if(SCI0SR1_RDRF==1){//数据从移位寄存器传送到SCI数据寄存器SCIDRL//SCI0SR1_RDRF==1表明数据寄存器SCI0DRL为满，可以接收新的数据SCI0SR1_RDRF=1; //读取SCI数据寄存器会将RDRF清除，重新置位return SCI0DRL; //返回数据寄存器的数值}}//---------------写SCI数据---------------//void SciWrite(byte sci_value){while(!(SCI0SR1&0X80));//SCI0SR1_TDRE==1表明数据寄存器SCI0DRL为空，可以发送新的数据SCI0DRH=0;SCI0DRL=sci_value; //发送新的数据至数据寄存器SCI0DR}//---------------中断程序-----------------//#pragma CODE_SEG NON_BANKEDinterrupt 20 void Sci_Intrrupt(void){ //SCI的中断向量号为20 byte text;DisableInterrupts; //关中断text=SciRead(); //接收数据寄存器SCI0DRL中的数据asm nop;asm nop;SciWrite(text); //发送数据至数据寄存器SCI0DRLDDRA=0XFF; //设A口为输出，用来显示是否执行中断，可以不用PORTA_PA6=!PORTA_PA6;EnableInterrupts; //开中断}#pragma CODE_SEG DEFAULT/** write in “main.c”” **/#include "Init.h"#include "SCI.h"void main(void) {/* put your own code here */_DISABLE_COP(); //关看门狗DisableInterrupts; //关中断//InitBusClk();InitSci();EnableInterrupts; //开中断for(;;) {// _FEED_COP(); /* feeds the dog */} /* loop forever *//* please make sure that you never leave main */}A/D转换应用实例要让ATD 开始转换工作，必须经过以下三个步骤：1.将ADPU 置1，使ATD 启动；2.按照要求对转换位数、扫描方式、采样时间、时钟频率及标志检查等方式进行设置；3.发出启动命令；如果上电默认状态即能满足工作要求，那么只要将ADPU 置1，然后通过控制寄存器发出转换命令，即可实现转换。