飞思卡尔QY4II实验系统使用手册.docx

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飞思卡尔QY4II实验系统使用手册

目录

第一章实验系统概述1

1.1概述1

1.2总体说明1

第二章MC68HC908QY4概述3

2.1MC68HC908QY4MCU的性能概述3

2.2内部结构简图4

2.3引脚功能5

2.4存储空间分配图6

2.5中断向量表8

第三章QY4II型硬件电路原理10

3.1显示部分10

3.2键盘输入部分11

3.3模拟量输入12

3.4模式选择12

3.5PWM脉宽输出13

3.6JP6串行通信13

3.7JP1管脚定义14

第四章CodeWarrior使用入门15

4.1环境配置15

4.2CodeWarrior安装说明15

4.3打开工程16

4.4创建项目18

4.5编译连接22

4.6在线编程23

4.7利用Visualizationtool进行脱机仿真30

第五章C语言调用汇编的语法规则35

第六章ProcessorExpert应用38

6.1创建工程38

6.2编译调试47

6.3在线编程50

第一章实验系统概述

1.1概述

天津工业大学FreescaleMCU/DSP研发中心开发的MC68HC908QY4实验系统实现了实验板与CodeWarrior的完美结合，它提供了一个好的学习环境，从而达到快速入门和提高的效果。

该板融合了PE公司的ICS功能，通过按键一次，可以实现上位机和目标板的连接。

QY4本身是16脚的芯片，4KBflash,128字节RAM，具有定时器通道、键盘中断、AD通道等接口，该系统板扩展了4个LED数码管和6个按键，模拟量输入、PWM输出等，功能完善，我们开发的电路板在调试状态13个端口留给用户使用（PTA0被占用），运行状态14个端口均可以给用户使用。

MC68HC908QY4系统可以直接和Codewarrior相连，下载程序，在线单步运行、断点调试、连续运行、修改寄存器（包括PC）和存储单元等特点，可以很方便地进行教学，适于大学本科及大专、高职的学生作为入门教学系统。

该系统比S08系统便宜很多，该电路板可以做到人手一块，既可以作为单片机入门教学，也可以作为大学生电子实践制作的首选。

1.2总体说明

实验板硬件部分主要由MC68HC908QY4芯片及外围电路、LED显示、键盘、模拟量输入及PWM脉宽调制模块等部分组成，通过CodeWarrior完成芯片程序的写入、运行、断点调试、脱机仿真等功能。

本实验板的突出优点是可以根据需要进行模式选择，即用户模式或用户监控模式，并可以利用CodeWarrior来实现程序的单步运行、断点调试、脱机仿真等功能。

整个电路板实物如下图1-1所示。

注意：

USB端口仅仅作为电源输入端口，无其他功能；串行通信线必须使用标准的9线连接方式。

图1-1MC68HC908QY4II实验板

第二章MC68HC908QY4概述

2.1MC68HC908QY4MCU的性能概述

MC68HC908QY4是MC68HC08微控制器系列中的产品，MC68HC08是一种高性能的8位单片机系列，具有速度快、功能强、价格低等特点。

●采用高性能的MC68HC08中央处理器

●与MC68HC05指令代码完全向上兼容

●5V或3V的工作电压（VDD）

●5V工作电压时内部总线频率最高为8MHZ，3V时内部总线频率最高为4MHZ

●8位字节可调整的内置振荡器，可产生3.2MHZ的总线频率，可调范围±5%

●由STOP状态可以自动唤醒

●通过CONFIG寄存器可以对MCU进行配置，包括低电压禁止（LVI）设置

●具有片内FLASH，具有FLASH存储器在线编程功能和保密功能

（FLASH编程/擦除的电压由芯片内部电荷泵产生）

—MC68HC908QY4的FLASH的存储器大小为4096字节

●128字节的片内RAM

●双通道16位定时器模块（TIM）

●MC68HC908QY4具有4路8位模数转换器（ADC）

●13个双向I/O口，一个单向输入口：

—所有I/O口都具有很强的吸电流和放电流能力

—所有I/O口内部上拉电阻

●6位键盘中断，具有唤醒的特点

●低电压禁止模块（LVI）具有软件可选的特点，由CONFIG寄存器进行设置

●系统保护特性：

—设计算机工作正常（COP）复位

—低电压检测复位

—非法指令码检测复位

—非法地址检测复位

●带有内部上拉的外部异步中断引脚

（

），此引脚与通用输入引脚复用

●复位引脚（

），与通用I/O复用

●上电复位

●

和

引脚的内部上拉可以降低外围路的复杂性

●存储器映射I/O寄存器

●WAIT和STOP低功耗模式

●MC68HC908QY4具有以下封装：

16引脚PDIP、SOIC、TSSOP

2.2内部结构简图

MC68HC908QY4系列结构框图如图2-1所示。

图2-1MC68HC908QY4系列结构框图

2.3引脚功能

图2-2MC68HC908QY4引脚分配图

引脚功能表述如表2-1中所示。

表2-1引脚功能描述表

引脚名称

功能描述

输入/输出

VDD

电源供给端

电源

VSS

电源供给端

电源

PTA0

PTA0—通用双向I/O口

输入/输出

AD0—ADC输入通道0

TCH0—定时器0通道I/O口

KBI0—键盘中断输入通道0

PTA1

PTA1—通用双向I/O口

输入/输出

AD1—ADC输入通道1

TCH1—定时器1通道I/O口

KBI1—键盘中断输入通道1

PTA2

PTA2—通用双向I/O口

输入

—外部中断输入引脚，有内部上拉电阻

KBI2—键盘中断输入通道2

PTA3

PTA3—通用双向I/O口

输入/输出

—外部地有效复位输入或输出引脚，有内部上拉电阻

KBI3—键盘中断输入通道3

PTA4

PTA4—通用双向I/O口

输入/输出

OSC2—XTAL晶振输出，RC或内部晶振输出

AD2—ADC输入通道2

KBI4—键盘中断输入通道4

PTA5

PTA5—通用双向I/O口

输入/输出

OSC1—外部晶振输入脚

AD3—ADC输入通道

KBI5—键盘中断输入通道5

PTB0-7

通用双向I/O口

输入/输出

2.4存储空间分配图

MC68HC908QY4系列MCU中央处理器CPU08能够寻址64K的存储空间，存储空间分配如图1-3所示，这都包括：

●4KFLASH

●128Bytes的RAM，地址范围为$0080—$00FF

●位于FLASH区的48Bytes的用户中断向量

●416Bytes的监控ROM

●1536Bytes的FLASH读写程序，位于$2800—$2DFF

用户RAM的地址范围是$0080—$00FF，共128B。

这个区域即使用户RAM，也是堆栈RAM。

一般情况下，这个区域安排用户数据和堆栈空间。

由于这个空间较小，必须合理安排初始堆栈指针SP和用户数据，更好地发挥RAM的作用。

安排用户数据时，是从两头到中间使用，可以尽量避免两种数据交叠，发生错误。

所以用户数据不宜安排过多，要给堆栈留有足够的空间，否则运行时可能产生错误。

若内存安排较满，必须精确计算堆栈最大可能深度，以保证程序的正常执行。

大部分的状态、控制和数据寄存器都位于$0000—$003F内，其它I/O寄存器的地址如下：

●$FE00—断点状态寄存器，BSR

●$FE01—SIM复位状态寄存器，SRSR

●$FE02—断点辅助寄存器，BRKAR

●$FE03—断点标志控制寄存器，BFCR

●$FE04—中断状态寄存器1，INT1

●$FE05—中断状态寄存器2，INT2

●$FE06—中断状态寄存器3，INT3

●$FE07—保留

●$FE08—FLASH控制寄存器，FLCR

●$FE09—断点地址寄存器，高字节，BRKH

●$FE0A—断点地址寄存器，低字节，BRKL

●$FE0B—断点状态和控制寄存器，BRKSCR

●$FE0C—LVI状态寄存器，LVISR

●$FE0D—保留

●$FFBE—FLASH块保护寄存器，FLBPR

●$FFC0—振荡器调整寄存器，OSCTRIM

●$FFFF—COP控制寄存器，COPCTL

图2-3存储空间分配图

图2-3存储空间分配图

2.5中断向量表

中断向量表如表2-2所示。

表2-2中断向量表

优先级

标志位

地址

中断源

低

高

IF15

$FFDE

ADC转换结束

$FFDF

IF14

$FFE0

键盘中断

$FFE1

IF13至IF16

—

保留

IF5

$FFF2

定时器溢出

$FFF3

IF4

$FFF4

定时器通道1

$FFF5

IF3

$FFF6

定时器通道0

$FFF7

IF2

—

保留

IF1

$FFFA

IRQ引脚

$FFFB

—

$FFFC

软中断指令

$FFFD

—

$FFFE

复位

$FFFF

HC08系列MCU可以工作在两种模式：

用户模式和监控模式。

用户模式是MCU上电复位后，转向复位矢量所指向的地址，执行Flash中的用户程序。

监控模式是MCU在上电复位后，执行监控ROM中的程序。

当复位矢量为“空”（$FF）时，MCU会自动进入监控模式；当复位矢量不空时，MCU需要一定的条件才可以进入监控模式。

该系统用的QY4芯片是已写入了用户监控程序的芯片。

监控程序位于FLASH存储器的高地址$FE00-$FFFF该区域原本是被用来存放复位和中断矢量的，还有一部分是为特殊目的而保留的。

$FFBE是FLBPR寄存器，用于存放块保护的地址已被写入$FE。

$FF80-$FFFF是被保护起来的，既不能写入，也不能被擦除，但是可以通过监控程序提供的转向矢量来来完成中断（SWI中断被监控程序占用，用户不能使用）。

也就是当运行监控模式的时候，我们已经写入了中断向量的地址，用户只需用程序提供的中断向量代替原来的中断向量，然后在该地址中写入中断入口地址，并在前面加一条JMP指令。

如：

ORG$FDFD;复位向量的转向地址

JMPEntry;Entry代表程序的起始地址

转向矢量如表2-3所示。

表2-3转向矢量表

地址

中断源

$FDEB

AD转换中断

$FDEE

键盘唤醒中断

$FDF1

定时计数器溢出中断

$FDF4

定时器通道1溢出中断

$FDF7

定时器通道0溢出中断

$FDFA

$FDFD

第三章QY4II型硬件电路原理

3.1显示部分

显示部分通过8位串行移位寄存器，将PTB0管脚上的数据并行输出作为显示的数据输出端，并通过PTB2，PTB3，PTB4，PTB5实现显示的位选。

8位并行输出、数码管段选和位选电路如图3-1、3-2和3-3所示。

图3-18串行移位部分电路

图3-2数码管段选电路

图3-3数码管位选电路

3.2键盘输入部分

本系统采用的是4*4键盘，利用PTB6、PTB7、PTA3、PTA2作为行扫描，利用PTB2、PTB3、PTB4、PTB5作为列扫描，键盘原理电路如图3-4所示。

图3-4键盘原理图

3.3模拟量输入

实验板利用电位器提供模拟量输入，原理图如图3-5所示。

图3-5模拟量输入

3.4模式选择

实验板通过跳线来实现模式的选择，当跳到1、2时，系统通电将会进入用户模式，即执行用户程序，当跳到3、4时，系统将进入用户监控模式，用户可以和软件相连在线调试程序。

原理图如图3-6所示。

图3-6模式选择

3.5PWM脉宽输出

实验板通过PTA1输出脉宽，利用LED的亮度反映脉宽，同时使用该端口可以控制喇叭的输出音调，原理图如图3-7所示。

图3-7PWM脉宽输出

此外，PTA1管脚又可以通过一个三极管放大接到喇叭上发出不同音调的声音，从而模拟电子琴，原理图如图3-8所示。

图3-8喇叭接口部分原理图

3.6JP6串行通信

由于QY4没有串行通信端口，上位机与单片机之间是通过PTA0座半双工通讯，本系统利用PTA4键盘中断，将PTA0和PTA4作为单片机的串行通讯端口，也可以作全双工通讯。

当跳到1，2时，通过PTA0做半双工通讯；当跳到2，3时，进行全双工通讯。

原理图如图3-9和3-10所示。

图3-9串口通讯接线图

图3-10JP6接线图

3.7JP1管脚定义

为了满足用户不同的需求，MC68HC908QY4所有的引脚都引出来，可以进行其他功能的扩展。

图3-11JP1管脚定义

第四章CodeWarrior使用入门

4.1环境配置

✓操作系统：

win98/winME/win2000/winXP

✓安装软件：

CodeWarriorfor68HC08V3.1

✓硬件系统：

PC机带有串行通信接口

MC68HC906QY4教学实验板、USB线缆一根、串口通信线一根。

4.2CodeWarrior安装说明

4.2.1安装CodeWarriorforHC08V3.1

运行CW08_V3_1目录下可执行文件CW08_V3_1，按照安装向导运行安装软件。

默认安装C:

\programfiles\metrowerks\CW08V3.1（C盘为系统盘），可自己修改安装目录。

4.2.2修改License文件

比如默认安装在C:

\programfiles\metrowerks\CW08V3.1，在该目录下有一个license.dat文件，把CW08_V3_1目录下license.dat文件拷贝到安装目录下，覆盖原来的license.dat文件即可。

4.2.3运行可执行文件QY4Drv

运行CW08_V3_1目录下可执行文件QY4Drv。

版权：

天津工业大学FreescaleMCU/DSP研发中心

安装说明：

用户有两种方式安装，如图4-1。

图4-1QY4安装界面

1、自动搜索安装路径，然后选择安装。

注意：

搜索需要一段时间，请耐心等待。

2、浏览中选择安装路径，默认路径C:

\ProgramFiles\Metrowerks\CW08V3.1\prog\P&E，然后选择安装。

此时，所有软件安装工作完成。

4.3打开工程

在主菜单下选择File/Open。

如图4-2

图4-2打开工程菜单

弹出对话框图4-3，在“对象类型”中选择“ProjectFiles（*.mcp）”。

图4-3工程对象类型

出现图4-4，选择要打开的工程，然后点击“打开”，就可以打开一个工程。

图4-4工程对象名称

如果想要修改程序，在图4-5界面可以完成。

图4-5用户工程文件窗口

此时，如果想要编译连接和在线调试程序，参考4.5和4.6。

4.4创建项目

从主菜单栏选择File\New。

出现一个新的窗口如图4-6所示。

注意:

新窗口可能和你的屏幕不相同，取决于你的安装对象。

图4-6新建工程

单击Project标签显示项目面板。

选择HC（S）08NewProjectWizard。

在Projectname输入框，输入新项目的名称。

在Location输入框，确定你想保存的文件的路径。

注意：

当IDE创建一个项目时，会自动在项目文件中添加扩展名为.MCP的工程文件。

点击确定，出现新项目对话框如图4-7所示。

在Page1中，选择你所使用的芯片的类型。

图4-7选择芯片类型

在Page2中，选择使用语言的种类，如图4-8所示

图4-8选择编程语言

在Page3种选择使用相对汇编还是绝对汇编，如图4-9所示。

图4-9选择汇编方式

在Page4中进行方式选择，如图4-10所示。

图4-10选择调试模式

P&EFullChipSimulation方式允许芯片及其外围设备进行在线调试，或者是利用软件进行模拟时采用这种方式。

P&EHardwareDebugging方式是当HC08与外围设备硬件接口是通过P&E提供的时候，就得采用这种方式。

MMDS-MMEVS方式是指目标界面与MMDS-MMEVS仿真系统连接，使用Motosil协议是多使用的方式。

上述三种是比较常用的几种的方式，如果不确定的时候，可以把三种方式都选上，这样会把连接变得更简单。

点击完成，项目创建完成，如图4-11所示。

图4-11工程建立完成界面

在工程窗口打开Sources\main.asm（选择编程语言类型不同，文件后缀不同，如果是C，那么就是main.c），在该文件中编写用户程序。

4.5编译连接

编好程序之后，点击图4-12Make按钮，进行编译连接。

图4-12编译连接

如果编译连接没有错误，则可以调试程序。

点击图4-13Debug按钮调试程序。

图4-13调试程序

出现图4-14，仿真或实时调试界面。

图4-14仿真或实时调试界面

4.6在线编程

1、确立目标

在“True-TimeSimulator&Real-TimeDebug”工具界面，点击：

Component->SetTarget在Processor栏，选择HC08，在Target栏，选择P&ETargetInterface，然后点击OK，如图4-15所示

图4-15确立目标

最后关闭“True-TimeSimulator&Real-TimeDebug”工具界面，在主界面中重新按下“Debug”，进入“True-TimeSimulator&Real-TimeDebug”调试。

2、在线调试

重新进入后，PEDebug->Mode：

FullChipSimulation->In-Circuit……如图4-16所示。

图4-16调试界面

系统将自动弹出如下的界面，如图4-17所示。

注意：

当模式选择是“Class1－MotorolaICSBoardwithprocessorinstalled.Emulationcommectionok.[PowercontrolledviaDTR]”时，JP2的3、4两个端子短接。

如图4-17所示。

图4-17连接界面

点击ClosePort。

出现界面如图4-18。

图4-18关闭串口界面

闭合目标板电源开关，给目标板供电，最后点击Contacttargetwiththesesettings…。

出现图4-19界面，最后点击YES，程序就下载到实验板上了。

如果下载成功，然后在DEBUG界面上进行调试，参考图4-22界面。

注：

如果此时不出现图4-19，再次点击图4-18中RefreshList，断开目标板电源，然后再给目标板供电。

图4-19查询是否擦除、下载程序

再次连接不能出现图4-19,仍然是图4-17界面，则可以进行模式转换。

在Advanced左侧下拉菜单中，选择“Class3-Directserialtotargetw/Mon08serialportcircuitrybuiltin”。

如图4-20界面。

注意：

选择“Class3-Directserialtotargetw/Mon08serialportcircuitrybuiltin”。

模式时，JP2的1、2两个端子短接。

注：

如果用户使用USB转串口线连接MC68HC908QY4电路板的串口时，必须选择使用该模式，即“class3”。

图4-20Class3界面

点击ClosePort，然后断开电源开关，按键IRQ同时闭合电源开关，点击Contacttargetwiththesesettings…，出现图4-21对话框。

图4-21Powercycle对话框

点击“OK”，出现图4-19，最后点击YES，程序就下载到实验板上了。

然后在DEBUG界面上进行调试，如图4-22所示。

图4-22DEBUG界面

点击上图所示:

运行（run）程序；

单步运行（singlestep）程序；

单步运行（stepinto）程序；

跳出运行（stepout）函数；

跟踪（trace）程序；

程序停止（halt）运行；

目标板复位（resettarget）。

可以通过图4-23中的界面随时检查寄存器、RAM中的内容，便于检查出程序中的错误。

图4-23调试界面

如图4-23所示，在“souce”窗口，点击右键，在第一栏中将程序运行到光标处，设置断点，看当前指令的PC值。

具体如下所示：

●SetBreakpoint设断点

●RuntoCursor运行到光标行

●ShowBreakpoint显示断点

●Showlocation显示地址

但是这里有一点须注意，在脱机仿真的时候，可以设置多个断点，在线调试的时候最多可以设置一个断点。

在“memory”窗口，我们可以实现如下的操作：

●检查寄存器,RAM,FLASHROM中的内容

●双击窗口中的字节，可输新值,回车确认

●点右键，出现的下拉菜单中我们可以更改窗口的一些属性，具体如下所示

●Wordsize可以选择用什么样的长度来显示存储单元的内容

●Format可以选择用什么进制显示，如十六进制（HEX）、八进制（OCT）、二进制（BIN）等

●Mode可以进行更新频率的选择，如自动、定期等等

●Display可以选择窗口显示内容的选择，选择是否显示地址、ASC码

●Fill可以在一个区间内输入你想要的数值

●Address可以输入你想查看的存储器空间的开始地址

●Copymem可以将一段已经写入的内容复制到你想要存放的地址空间去

●SearchPattern可以在确定的地址里面寻找表达式

在“data”窗口，显示定义的变量，但是不能双击输入内容，点击右键可以实现如下的操作：

●OpenmoduleOpenmdodule显示该应用的源文件，全局变量显示在数据块上，只有全局变量才支持Openmodule

●Addexpression可以增加变量

●SetWatchpoint只有当没有设置Watchpoint或取消Watchpoint时，才会弹出该菜单，当选择一个变量将其设置为一个读/写Watchpoint，一条黄色线就会出现在该变量的旁边，当程序执行到与该变量相关时，程序停止运行，而且目前的程序状态就会在各窗口显示出来

●Showwatchpoint打开设置Watchpoint窗口，你可以看到当前程序所设置的Watchpoint

●Showlocation强制让所有的窗口显示与变量相关的信息

其余的菜单内容与其它的窗口里面的内容相似，这里就不再赘述了

“register”窗口如图4-24所示：

图4-24register窗口

在图中我们可以清楚地看到几个寄存器中的内容，并可