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MC9S12XHZ512Data SheetCoversMC9S12XHZ384, MC9S12XHZ256 HCS12XMicrocontrollersMC9S12XHZ512Rev. 1.0610/2010To provide the most up-to-date information,the revision of our documents on the World Wide Web will be the most current.Your printed copy may be an earlier revision.To verify you have the latest information available, refer to:/The following revision history table summarizes changes contained in this document. This document contains information for all constituent modules, with the exception of the S12X CPU. For S12X CPU information please refer to CPU12XV2 in the CPU12/CPU12X Reference Manual.Revision HistoryDate RevisionLevelDescriptionJanuary 5, 200601.00New BookApril 20, 200601.01Updated block guide versionsJuly 28, 200601.02Made minor correctionsJanuary 8, 200701.03Added MC9S12XHZ384 and MC9S12XHZ256August 20, 200701.04Updated slew ratesNovember 4, 200801.05Corrected typos on pinout diagramOctober 14, 201001.06Added PartID. Minor updates to ECT, SCI, IIC and XGATE sections.List of ChaptersChapter1MC9S12XHZ Family Device Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 Chapter2Port Integration Module (S12XHZPIMV1). . . . . . . . . . . . . . . . .57 Chapter3512 Kbyte Flash Module (S12XFTX512K4V3). . . . . . . . . . . . .131 Chapter4 4 Kbyte EEPROM Module (S12XEETX4KV2) . . . . . . . . . . . . .175 Chapter5XGATE (S12XGATEV2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .209 Chapter6Security (S12X9SECV2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .323 Chapter7Clocks and Reset Generator (S12CRGV6). . . . . . . . . . . . . . .331 Chapter8Pierce Oscillator (S12XOSCLCPV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .371 Chapter9Analog-to-Digital Converter (ATD10B16CV4) . . . . . . . . . . . .377 Chapter10Liquid Crystal Display (LCD32F4BV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . .411 Chapter11Motor Controller (MC10B12CV2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .429 Chapter12Stepper Stall Detector (SSDV1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .461 Chapter13Inter-Integrated Circuit (IICV3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .479 Chapter14Freescale’s Scalable Controller Area Network (MSCANV3).507 Chapter15Serial Communication Interface (SCIV5) . . . . . . . . . . . . . . . .561 Chapter16Serial Peripheral Interface (SPIV4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .599 Chapter17Periodic Interrupt Timer (PIT24B4CV1) . . . . . . . . . . . . . . . . .625 Chapter18Pulse-Width Modulator (PWM8B8CV1). . . . . . . . . . . . . . . . . .639 Chapter19Enhanced Capture Timer (ECT16B8CV3). . . . . . . . . . . . . . . .671 Chapter20Voltage Regulator (VREG3V3V5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .725 Chapter21Background Debug Module (S12XBDMV2) . . . . . . . . . . . . . .739 Chapter22S12X Debug (S12XDBGV3) Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .765 Chapter23External Bus Interface (S12XEBIV3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . .807 Chapter24Interrupt (S12XINTV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .831 Chapter25Memory Mapping Control (S12XMMCV3). . . . . . . . . . . . . . . .849Appendix A Electrical Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .891 Appendix B Package Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .935 Appendix C PCB Layout Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .938 Appendix D Ordering Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .941 Appendix E Detailed Register Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .942Table of ContentsChapter1MC9S12XHZ Family Device Overview1.1Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .211.1.1Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .221.1.2Modes of Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .241.1.3Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .241.1.4Device Memory Map. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .261.1.5Part ID Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 1.2Signal Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .301.2.1Device Pinout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .301.2.2Signal Properties Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .331.2.3Detailed Signal Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .361.2.4Power Supply Pins. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45 1.3System Clock Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 1.4Chip Configuration Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48 1.5Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .491.5.1User Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .491.5.2Low-Power Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .501.5.3Freeze Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51 1.6Resets and Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .511.6.1Vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .511.6.2Effects of Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54 1.7COP Configuration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54 1.8ATD External Trigger Input Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55Chapter2Port Integration Module (S12XHZPIMV1)2.1lntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .572.1.1Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .572.1.2Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58 2.2External Signal Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59 2.3Memory Map and Register Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .652.3.1Port A and Port B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .682.3.2Port C and Port D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .712.3.3Port E. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .732.3.4Port K. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .752.3.5Miscellaneous registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .772.3.6Port AD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .822.3.7Port L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .872.3.8Port M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .912.3.9Port P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .962.3.10Port S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1022.3.11Port T. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1072.3.12Port U. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1132.3.13Port V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1172.3.14Port W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121 2.4Functional Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1252.4.1I/O Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1252.4.2Input Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1252.4.3Data Direction Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1262.4.4Reduced Drive Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1272.4.5Pull Device Enable Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1272.4.6Polarity Select Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1272.4.7Pin Configuration Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127 2.5Resets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1282.5.1Reset Initialization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128 2.6Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1292.6.1General. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1292.6.2Interrupt Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1302.6.3Operation in Stop Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130Chapter3512 Kbyte Flash Module (S12XFTX512K4V3)3.1Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1313.1.1Glossary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1313.1.2Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1313.1.3Modes of Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1323.1.4Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132 3.2External Signal Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133 3.3Memory Map and Register Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1343.3.1Module Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1343.3.2Register Descriptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136 3.4Functional Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1503.4.1Flash Command Operations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1503.4.2Flash Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1533.4.3Illegal Flash Operations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169 3.5Operating Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1703.5.1Wait Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1703.5.2Stop Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1703.5.3Background Debug Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1703.6Flash Module Security. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1703.6.1Unsecuring the MCU using Backdoor Key Access. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1713.6.2Unsecuring the MCU in Special Single Chip Mode using BDM . . . . . . . . . . . . . . . . .172 3.7Resets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1723.7.1Flash Reset Sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1723.7.2Reset While Flash Command Active. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172 3.8Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1723.8.1Description of Flash Interrupt Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173Chapter44 Kbyte EEPROM Module (S12XEETX4KV2)4.1Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1754.1.1Glossary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1754.1.2Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1754.1.3Modes of Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1754.1.4Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176 4.2External Signal Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176 4.3Memory Map and Register Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1764.3.1Module Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1764.3.2Register Descriptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179 4.4Functional Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1874.4.1EEPROM Command Operations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1874.4.2EEPROM Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1904.4.3Illegal EEPROM Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .204 4.5Operating Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2054.5.1Wait Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2054.5.2Stop Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2054.5.3Background Debug Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .205 4.6EEPROM Module Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2054.6.1Unsecuring the MCU in Special Single Chip Mode using BDM . . . . . . . . . . . . . . . . .206 4.7Resets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2064.7.1EEPROM Reset Sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2064.7.2Reset While EEPROM Command Active . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .206 4.8Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2064.8.1Description of EEPROM Interrupt Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207Chapter5XGATE (S12XGATEV2)5.1Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2095.1.1Glossary of Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2095.1.2Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2105.1.3Modes of Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2115.1.4Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .211 5.2External Signal Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .212 5.3Memory Map and Register Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2135.3.1Register Descriptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .213 5.4Functional Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2295.4.1XGATE RISC Core . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2295.4.2Programmer’s Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2295.4.3Memory Map. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2305.4.4Semaphores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2315.4.5Software Error Detection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232 5.5Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2335.5.1Incoming Interrupt Requests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2335.5.2Outgoing Interrupt Requests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .233 5.6Debug Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2335.6.1Debug Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2335.6.2Entering Debug Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2345.6.3Leaving Debug Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .235 5.7Security. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .235 5.8Instruction Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2355.8.1Addressing Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2355.8.2Instruction Summary and Usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2395.8.3Cycle Notation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2425.8.4Thread Execution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2425.8.5Instruction Glossary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2425.8.6Instruction Coding. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .315 5.9Initialization and Application Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3185.9.1Initialization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3185.9.2Code Example (Transmit "Hello World!" on SCI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .318Chapter6Security (S12X9SECV2)6.1Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3236.1.1Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3236.1.2Modes of Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3236.1.3Securing the Microcontroller. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3246.1.4Operation of the Secured Microcontroller. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3256.1.5Unsecuring the Microcontroller. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3266.1.6Reprogramming the Security Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3276.1.7Complete Memory Erase (Special Modes) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .328Chapter7Clocks and Reset Generator (S12CRGV6)7.1Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3317.1.1Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3317.1.2Modes of Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3327.1.3Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .333 7.2External Signal Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3347.2.1V DDPLL and V SSPLL — Operating and Ground V oltage Pins. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3347.2.2XFC — External Loop Filter Pin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3347.2.3RESET — Reset Pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .334 7.3Memory Map and Register Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3347.3.1Module Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3357.3.2Register Descriptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .336 7.4Functional Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3507.4.1Functional Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3507.4.2Operating Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3557.4.3Low Power Options. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .356 7.5Resets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3657.5.1Description of Reset Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3657.5.2Clock Monitor Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3677.5.3Computer Operating Properly Watchdog (COP) Reset. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3677.5.4Power On Reset, Low V oltage Reset. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .367 7.6Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3687.6.1Real Time Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3687.6.2PLL Lock Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3697.6.3Self Clock Mode Interrupt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .369Chapter8Pierce Oscillator (S12XOSCLCPV1)8.1Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3718.1.1Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3718.1.2Modes of Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3718.1.3Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .372 8.2External Signal Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3728.2.1V DDPLL and V SSPLL — Operating and Ground V oltage Pins. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3728.2.2EXTAL and XTAL — Input and Output Pins. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3728.2.3XCLKS — Input Signal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .374 8.3Memory Map and Register Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .374 8.4Functional Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3748.4.1Gain Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3748.4.2Clock Monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3748.4.3Wait Mode Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .375。
基于HCS12X单片机的多传感器智能车控制系统设计【摘要】本文基于飞思卡尔HCS12X控制单元，利用多传感器的信息融合技术设计了一款可以自主循迹行驶的智能车。
系统主要融合了GPS，视觉传感器，激光雷达传感器对智能车进行定位及轨迹控制。
该控制系统在安全性，可靠性，易操作性等方面都进行了综合的优化。
实验表明：该智能车可以按照设计路径自主行驶。
【关键词】智能车；HCS12X单片机；视觉传感器Multi-sensor Ｃombination Ｉntelligent Ｖehicle Ｃontrol Ｓystem＇s Ｄesign Ｂased on HCS12XHＡＮYi-lun WＡＮＧBin-long WＥＮXue-lei(College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao Shandong, 266510)【Abstract】In this paper, the intelligent vehicle control system’s design based on HCS12X MCU. The Multi-sensor combination technology be used in this control system. This system can control vehicle’s position and Navigate the vehicle with GPS, vision sensor and laser radar sensor. This control system have an optimal decision in safety, reliability and handleability. The experiment showed that the smart vehicle can driving in the designed road by itself.【Key words】Intelligent vehicle; HCS12X MCU; Vision sensor0 引言随着近年来科学技术的高速发展，电子化、信息化、智能化成为了未来车辆的发展趋势。
Freescale S12（X）系列单片机介绍1 Freescale S12（X）系列单片机的性能及特点概述2 Freescale MC9S12XDT512单片机的特性1 Freescale S12（X）系列单片机的性能及特点概述Freescale（飞思卡尔）半导体公司是嵌入式半导体设计与制造的全球领先者，其前身是拥有50多年历史的Motorola（摩托罗拉）半导体部，其产品面向汽车电子、消费电子、工业控制、网络和无线市场。
Freescale在单片机领域长期居于全球市场领先地位，其MCU产品种类繁多。
Freescale公司推出的S12、S12X系列单片机是基于HC12 CPU内核的增强型16位MCU，其集成度高，片内资源丰富，功能模块包括同步串行设备接口（SPI）、异步串行通信接口（SCI）、I2C总线、CAN总线、A/D模数转换模块、脉宽调制通道（PWM）、增强型捕捉定时器（ECT）等，方便构建实际应用系统；大容量的Flash、RAM和EEPROM存储器可满足大部分的存储空间需求，具有的低功耗工作、复位控制、看门狗及实时中断等配置功能更有助于系统的可靠运行；可宽范围选择逻辑时钟频率，最高工作频率达25MHZ/50MHZ；具有方便快捷的在线编程调试能力；具有丰富、高效的指令系统，具有较强的数值运算和逻辑运算能力。
S12(X)系列有多种子系列，但它们各型号间的基本机构特性是有较大的相通性，并且软件程序也是向前兼容的。
2 Freescale MC9S12XDT512单片机的特性12XD系列，是面向通用市场的全功能系列，满足很广泛的应用需求，在可裁剪性、兼容性和整体系统成本上提供极高的价值。
MC9S12XDT512，表示是S12X CPU内核的、自带512KB Flash的DT系列产品，通常可简称XDT512。
其主要性能如下：HCS12核心：—16位HCS12 CPU；—向上兼容MC9S12指令集；—与MC9S12相同的中断堆栈和程序模式；—增强型索引寻址和指令集；—最高总线频率50MHZ；—外部总线接口（EBI）；—模块映射控制机制（MMC）；—中断控制（INT）；—监测HCS12X CPU和XGATE总线活动的调试模块（DBG）—背景调试模式（BDM）；周期性中断定时器：—4个独立超时周期定时器；—介于1到224总线时钟周期超时期选择时钟和复位发生器（CRG）：—锁相环（PLL）频率乘法器；—系统时钟发生器；—看门狗（COP watchdog）；—多种系统复位方式：上电复位、低电压复位、非法地址复位、COP复位、时钟损耗复位以及外部引脚复位；—实时中断（Real-time interrupt）；—停止模式的快速唤醒；XGATE；存储空间：—20KB RAM；—512KB Flash；—4KB EEPROM；1个16通道和一个8通道的ADC：—10位分辨率；—每秒1M bit的外部和内部转化触发功能；CAN总线模块，兼容CAN2.0A/B：—5个接收缓冲器，3个发送缓冲器；—低通滤波器唤醒功能；—4个独立中断通道：Rx、Tx、错误和唤醒；—自检操作；增强型捕捉定时器（ECT）：—16位主计数器和7位预分频器；—8个可编程输入捕捉输出比较通道；—2个16位脉冲累加器；8路PWM脉宽调制：—8位8通道；—周期和占空比可编程；—各通道独立控制；—中心对齐或左对齐输出；—宽范围可编程时钟选择逻辑；—紧急事件关断输入串行接口：—6个异步串行通信接口（SCI）；—3个同步串行设备接口（SPI）；I2C总线：—与标准IIC总线兼容；—多主机操作；—软件可编程256个不同的串行时钟频率；片上电压调节器：—两个平行线性稳压器；—低压检测（LVD）与低压中断（LVI）；—上电复位电路；—3.3V—5.5V操作；—低压复位；—超低功耗唤醒定时器；144引脚LQFP，112引脚LQFP和80引脚QFP封装；其它：—5V输入和带驱动能力I/O；—5V A/D转换器输入—相当于80MHZ的40MHZ总线速度；—单线背景调试模式（BDM）；—4个片上硬件断点。
HCS12微控制器系列教程---第一讲：PWM 模块介绍该教程以MC9S12DG128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S12 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一，一个周期控制寄存器和两个可供选择的时钟源。
每一个PWM 输出个精确的计数器（计算脉冲的个数）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PWM 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。
，他们提供了一个宽范围的时钟频率。
7、有4 个时钟源可供选择（A、SA、B、SB）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。
HCS12微控制器系列教程---第二讲：PWM 寄存器简介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PWMEx 。
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PWMEx 位置1，则相关的PWM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。
单片机原理及应用-S12X单片机的结构与组成单片机原理及应用S12X 单片机的结构与组成在当今的电子技术领域，单片机的应用可谓无处不在。
从智能家居到工业控制，从汽车电子到医疗设备，单片机都扮演着至关重要的角色。
其中，S12X 单片机以其出色的性能和独特的结构组成，在众多单片机中脱颖而出。
S12X 单片机是飞思卡尔（现恩智浦）推出的一款高性能 16 位单片机。
它采用了增强型的 HCS12 内核，相较于传统的 8 位单片机，具有更强的处理能力和更丰富的功能。
从硬件结构上看，S12X 单片机主要由以下几个部分组成：1、中央处理器（CPU）：这是单片机的核心，负责执行指令和进行数据处理。
S12X 的 CPU 采用了 16 位的架构，具有较高的运算速度和处理能力。
2、存储器：包括程序存储器（Flash 或 ROM）和数据存储器（RAM）。
程序存储器用于存储用户编写的程序代码，而数据存储器则用于存储运行过程中的临时数据。
S12X 单片机通常具有较大的存储空间，以满足复杂应用的需求。
3、输入/输出（I/O）端口：用于与外部设备进行数据交换。
这些端口可以配置为不同的工作模式，如输入、输出、高阻态等，以适应各种接口需求。
4、定时器/计数器：用于实现定时、计数和脉冲宽度调制（PWM）等功能。
S12X 单片机通常配备多个定时器/计数器，以满足不同的定时和计数需求。
5、串行通信接口：如SCI（串行通信接口）、SPI（串行外设接口）和 IIC（集成电路间总线）等，用于与其他设备进行串行数据通信。
6、模数转换器（ADC）：用于将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。
7、脉宽调制模块（PWM）：可以生成不同占空比的脉冲信号，用于控制电机、灯光等设备。
在软件方面，S12X 单片机通常使用特定的开发工具和编程语言进行编程。
常见的编程语言有 C 语言和汇编语言。
开发人员可以使用这些语言编写程序，并通过下载工具将程序烧录到单片机的存储器中。
HCS12微控制器中文介绍HCS12微控制器具有多个功能模块，包括中央处理器(CPU)、存储器、定时器、通用输入/输出端口(GPIO)、安全系统、通信接口等。
其中，CPU是控制微控制器操作的核心部件，存储器用于存储程序和数据，定时器用于执行时间相关的操作，GPIO用于连接外部设备，安全系统用于确保系统的可靠性和安全性，通信接口用于与其他设备进行通信。
存储器是HCS12微控制器另一个重要的组成部分，它包括闪存、随机存储器(RAM)和电子可编程只读存储器(EEPROM)。
闪存用于存储程序和数据，RAM用于临时存储数据，EEPROM用于存储不易失性数据。
存储器的容量和速度可以根据应用需求进行选择和配置。
通用输入/输出端口(GPIO)是HCS12微控制器的重要部分，它提供了与外部设备的连接接口。
GPIO可以根据需要配置为输入或输出模式，并且可以设置为不同的电平状态。
这使得HCS12微控制器能够与各种外部设备进行通信和控制。
HCS12微控制器还具有安全系统，用于确保系统的可靠性和安全性。
它包括电源管理、错误检测和错误校正等功能。
电源管理模块可以监控和控制系统的供电，以避免电源异常情况导致系统崩溃。
错误检测和错误校正模块可以检测和纠正内部和外部错误，提高系统的稳定性和可靠性。
通信接口是HCS12微控制器的另一个重要功能模块，它支持多种通信协议，包括UART、SPI、I2C等。
这些通信接口可以与其他设备进行数据交换，如传感器、显示器、存储器等。
通过通信接口，HCS12微控制器可以实现与其他设备的数据传输和控制。
总之，HCS12微控制器是一种高度集成、高性能、低功耗的微控制器。
它具有多个功能模块，包括CPU、存储器、定时器、GPIO、安全系统和通信接口等。
这些模块可以根据应用需求进行配置和使用，使HCS12微控制器成为嵌入式系统设计和开发的理想选择。
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