智能小车控制器论文 - 图文(7)

2025-06-27

南京工程学院车辆工程系本科毕业设计(论文)

2)PP3 / KWP3 / PWM3 / SS1:通用输入或输出引脚;可用于产生一个使MCU退出停止或等待模式的中断;也可以作为PWM的3通道的输出;还可以作为串行设备接口1(SPI1)的从选引脚SS1.

3)PP2 / KWP2 / PWM2 / SCK1:通用输入或输出引脚;可用于产生一个使MCU退出停止或等待模式的中断;也可以作为PWM的2通道的输出;还可以作为串行设备接口1(SPI1)的串行时钟引脚SCK1。

4)PP1 / KWP1 / PWM1 / MOSI1:通用输入或输出引脚;可用于产生一个使MCU退出停止或等待模式的中断;也可以作为PWM的1通道的输出;还可以作为串行设备接口1(SPI1)的主模式输出引脚,或者从模式的输入引脚,即配置为MOSI。

5)PP0 / KWP0 / PWM0 / MISO1:通用输入或输出引脚;可用于产生一个使MCU退出停止或等待模式的中断;也可以作为PWM的0通道的输出;还可以作为串行设备接口1(SPI1)的主模式的输入引脚或从模式的输出引脚,即配置为MISO1。 四、S口和T口

1)PS7 / SS0:通用输入输出引脚;可作为串行设备接口0(SPI0)的从选择引脚SS0。

2)PS6 / SCK0:通用输入输出引脚;可作为串行设备接口0(SPI0)的串行时钟引脚SCK0。

3)PS5 / MOSI0:通用输入输出引脚;可配置为SPI0的主模式输出引脚或者从模式输入引脚,即配置为MOSI。

4)PS4 / MISO0:通用输入输出引脚;可配置为SPI0的主模式输入引脚或者从模式输出引脚,即配置为MISO。

5)PS3 / TXD1:通用输入输出引脚;可作为串行设备接口1(SCI1)的发送引脚TXD1。

6)PS2 / RXD1:通用输入输出引脚;可作为串行设备接口1(SCI1)的接收引脚RXD1。

7)PS1 / TXD0:通用输入输出引脚;可作为串行设备接口0(SCI0)的发送引脚TXD0。

8)PS0 / RXD0:通用输入输出引脚;可作为串行设备接口0(SCI0)的接收引脚RXD0。

9)PT[7:0] / IOC[7:0]:通用输入输出引脚;可作为增强型捕捉定时器(ECT)的输入捕捉和输出比较引脚IOC7-IOC0。 五、 电源引脚

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1)VDDX和VSSX:I/O驱动的外部电源和接地引脚。为满足信号快速上升的要求,电源应能提供瞬时大电流,因此应使用高频旁路电流,并尽可能放在MCU旁边,旁路要求取决于MCU引脚的负载大小。

2)VDDR和VSSR:I/O驱动的外部电源和接地引脚及内部电压调节器的输入。为满足信号的快速上升要求,电源应能提供瞬时大电流,应此因使用高频旁路电流,并尽可能放置在MCU旁边,旁路要求取决于MCU引脚的负载大小。

3)VDD1、VDD2、VSS1和VSS2:电源通过VDD和VSS给MCU供电,为满足信号快速上升的要求,电源应能提供瞬时大电流,因此应使用高频旁路电容,并尽可能放置在MCU旁边。这个2.5V电压来自于内部电压调节器。这些引脚不允许悬空。如果VREGEN接地,则内部电压调节器将被关闭。

4)VDDA和VSSA:电压调节器和模/数转换器的电源供应和接地输入引脚。为内部电压调节器提供参考,允许独立旁路ATD的供应电压和参考电压。

5)VRH和VRL:模/数转换器参考电压输入引脚。

6)VDDPLL和VSSPLL:为振荡器和锁相环提供操作电压和接地。这个2.5V电压来自内部电压调节器。

7)VREGEN:使能内部5-2.5V的电压调节器。如果此引脚接低电平,则VDD1、VDD2和VDDPLL必须由外部供电。

3.4.3单片机MC9S12DG128最小硬件系统设计

单片机最小系统如图3.13所示。

虽然单片机将CPU,ROM,RAM以及I/O统统集成在一个集成电路芯片中,但仍需要一些外部电路的支持,这些外围电路主要为单片机系统提供电源、时钟,I/O驱动、通信口等,让单片机可以正常使用,这个最小系统,即人要能够与单片机通信(一般是通过串行口或BDM电缆等来实现),包括发命令给单片机,下载程序,调试程序等。有了这些基本环境,就可以调试单片机的硬件系统了,最小系统可以分为以下几个部分:

1)时钟电路

时钟基本脉冲是CPU工作的基础。MC9S12DG128微控制器的系统时钟信号由时钟振荡电路或专用时序脉冲信号提供。MCU内部的所有时钟信号都来源于EXTAL引脚,也为MCU与其他外界芯片之间的 通信提供了可靠的同步时钟信号。

MC9S12DG128在内部集成了完整的振荡电路,XTAT和EXTAT分别为振荡器 的输出和输入引脚,XTAT和EXTAL引脚可接入一个石英或陶瓷振荡器。其内部振荡电路如图3.14所示。图中的电阻R是为了避免对外接晶体振荡器的过驱动,电容C可提高振荡器的稳定性。

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图3.13 单片机最小系统

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图3.14 MC9S12DG128时钟振荡电路

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2)复位电路

S12MCU共有5种复位操作,分别是上电复位、低电压复位、外部复位、时钟监视复位和看门狗复位。

虽然单片机片内集成有上电复位电路,单片机上电时可自动产生复位信号,但加上一个手动复位按钮会给调试带来方便。外部复位电路可以使用简单的按钮加阻容电路,也可以加专门的复位芯片。在该控制系统主板设计中,采取按钮加阻容电路。如图3.15所示。

图3.15 主控模块复位控制电路

当S12MCU内部检测电路发现电源端VDD出现正跳变或过低时,MCU自动进入上电复位或低压复位过程。其复位电路如图3.12所示。这里要强调的是,在该电路中,电容C41的大小不能太大,可以选择0.0luf,甚至也可以不用这个电容,在51单片机复位电路上这个电容可选10uF,但是在FreescaleS12系列单片机的复位电路上这个电容却不能那么大。因为C6过大的话,会导致单片机无法进入BDM工作模式。 3)供电电路

单片机的供电是靠外部+5V电源,通过外部电源提供的。S12单片机片内使用2.5V电压,片外I/O使用5V电压,较低的片内电压使CPU运算速度快,功耗低;较高的I/O电平有利于抗外界干扰。由于S12单片机内部集成了电压调整器模块,电压调整器模块产生单片机内部需要的其他电压,因此只要向S12单片机提供+5V外部电源就可以了。为了稳定这些不同的电压,需要外接一些电容,这些电容有两类,电容值比较大的如luF、10uF等称为储能电容,储能电容消除吞吐数字电路1变0、0变1,即三极管导通、截止时的电流变化;另一类电容值较小

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的电容,如0.luF、0.0luF,称为去藕电容,去掉单片机运行产生的高频躁声。

4)调试显示。在单片机的某个I/O接口上装上一些二极管对最小系统的调试很有用,将调试用的发光二极管接在B口上,虽然这部分并不是最小系统必需的。另外,把单片机的所有I/O都引出来,这样方便单片机与外界电路的联接。

5)单片机模式选择模块。FreescaleS12系列单片机一共有两种工作模式,分别是单片运行模式和扩展运行模式。单片运行模式是S12单片机最常用的一种运行模式,单片运行模式又分为普通单片模式和特殊单片模式。普通单片模式是正常运行应用程序时应使用的模式,特殊单片模式是指BDM调试模式。扩展运行模式允许通过CPU外部总线扩展RAM、Flash、I/O等。工作模式的确立由MODA、MODB、MODC的输入电平状态来确定的,在复位的时候,复位信号上升沿锁存MODA、MODB、MODC等引脚上的输入电平状态到运行模式寄存器(Mode Register)中的相应位,随后单片机便进入相应的工作模式。因为MC9S12DG128有足够的存储器资源,所以在智能车控制系统中只需要工作在单片运行模式。如表3.1所示,要使单片机工作在单片运行模式,MODA和MODB都跳线到低电平。然后当MODC(BKGD)为低电平时,就进入特殊单片模式,当MODC(BKGD)为高电平的时候就进入一般单片模式。通常,当单片机输入引脚浮空时,CPU默认高电平,BKGD引脚上的低电平是由BDM调试工具的相应引脚提供的。所以可理解为,当插上BDM头时,可进入特殊单片模式;当不插BDM头时,自动进入普通单片模式。

表3.1 工作模式选择

PE5= MODA 0 0 0 0 1 1 1 1

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PE6= MODB 0 0 1 1 0 0 1 1 BKGD= MODC 0 1 0 1 0 1 0 1 工作模式描述 特殊单片模式,允许BDM 普通单片模式 特殊测试扩展模式,允许BDM 特殊外围,BDM不能被使用 窄的竞争扩展模式,允许BDM 一般窄的扩展模式,允许BDM 宽的竞争扩展模式,允许BDM 一般宽的扩展模式,允许BDM


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