本書以16位MC9S12XD/XE系列雙核單片機為例，介紹雙核單片機的優勢和開發方法。從介紹雙核單片機的背景知識開始，講述雙核單片機基本硬件系統的設計方法；主處理器初始化協處理器并將部分工作交給協處理器完成的過程；主、協兩個處理器的通信機制與克服競爭的方法；用C語言編寫雙核單片機的應用程序；建立雙核單片機應用程序調試的環境；利用商用軟件CodeWarriot的教學版本，將嵌入式實時多任務操作系統μC/OS-Ⅱ移植到雙核單片機上，建立基于RTOS的開發環境；同時給出了幾個實現雙核系統應用的范例和源代碼，包括利用協處理器提升RTOS性能的方法；還簡要介紹了單片機片內容錯與糾錯技術、雙時鐘技術和FlexRay通信技術等伴隨單片機雙核技術發展起來的一些新技術，這些技術的發展與應用將進一步提高嵌入式控制系統的性。
本書可作為相關專業研究生課程教材，也可供理工科大專院校電類本科生和嵌入式控制系統開發應用工程師參考。
第1章 單片機技術發展新趨勢及雙核單片機
1.1 片上系統以及應用系統單片化趨勢
1.2 以存儲器為核心制訂解決方案
1.3 使用實時操作系統
1.4 MISRA標準C
1.5 協處理器在單片機中的應用
1.6 單片機世界中的雙核單片機
1.6.1 雙核單片機系列的由來
1.6.2 雙核單片機的基礎——單核單片機系列
1.7 MC9S12系列單片機
1.7.1 MC9S12A系列和B系列16位單片機
1.7.2 帶CAN總線的Mcgsl2D系列16位單片機
1.7.3.MC9S12DP512單片機
1.7.4 低供電電壓的16位單片機
1.7.5 帶USB接口的16位單片機
1.7.6 帶以太網接口的16位單片機
1.8 使用CPU V1的雙核單片機系列
1.8.1 S12XA系列單片機
1.8.2 S12XB系列單片機
1.8.3 S12XD系列單片機
1.8.4 帶液晶、步進電機驅動模塊的雙核S12XH2系列單片機
1.8.5 帶液晶驅動的單核單片機
1.9 使用CPU V2內核的S12X系列單片機
1.9.1 S12X CPU V2內核
1.9.2 S12XE系列單片機
1.10 支持FlexRay通信協議的S12XF系列單片機
1.10.1 FlaxRay通信協議
1.10.2 S12XF系列單片機
1.10.3 S12XS系列單片機
1.11 雙核單片機的開發工具
1.11.1 軟件開發工具
1.11.2 動態調試方法
1.12 奴核單片機中的其他新技術
1.12.1 片內容錯與糾錯技術
1.12.2 片內存儲器資源管理技術
1.12.3 編譯、調試技術的新發展
第2章 單片機基本系統的硬件設計
2.1 16位單片機
2.1.1 帶協處理器的16位單片機
2.1.2 MC9S12XDP512單片機
2.2 單片機基本硬件系統
2.2.1 MC9S12XD的基本硬件系統
2.2.2 監控程序
2.2.3 體驗機器碼
2.3 利用異步串行口實現人機通信
2.3.1 串行通信協議RS-232標準
2.3.2 ASCII碼
2.3.3 串行數據格式
2.3.4 RS-232-C電纜的連接方法
2.3.5 通信速率
2.4 MC9S12XD單片機系統的硬件設計
2.5 運行模式
2.5.1 單片運行模式
2.5.2 擴展運行模式
2.6 MC9S12XE單片機系統的硬件設計
第3章 主處理器及其指令集
3.1 主處理器的內部寄存器結構
3.1.1 S12X V1內核的CPU內部結構
3.1.2 S12X V2內核的CPU內部結構
3.1.3 16位CPU與8位CPU的對比
3.1.4 32位CPU與16位CPU的對比
3.2 內存空間分配
3.3 S12X的內存擴展與管理
3.3.1 S12X CPU尋址空間的擴展
3.3.2 Flash頁面管理寄存器PPage
3.3.3 RAM頁面管理寄存器RPage
3.3.4 EEPROM頁面管理寄存器EPage
3.3.5 S12X用全程寄存器擴展尋址空間
3.3.6 全程寄存器GPage
3.4 S12X CPU V2內核的內存管理
3.5 CPU12X匯編指令集
3.6 指令按功能分類
3.6.1 數據傳送指令
3.6.2 堆棧指針指令
3.6.3 算術與邏輯運算指令
3.6.4 程序控制指令
3.6.5 循環控制指令
3.6.6 測試與位操作指令
3.7 CPU12X的模糊邏輯指令
3.8 指令按尋址方式分類
3.8.1 隱含尋址
3.8.2 立即數尋址
3.8.3 直接尋址
3.8.4 擴展尋址
3.8.5 變址尋址
3.8.6 帶自動加、減5位偏移量的間接尋址
3.8.7 相對尋址
3.9 匯編指令表
3.10 指令的機器碼組織
3.11 用匯編語言編寫程序
3.11.1 匯編程序的格式
3.11.2 匯編管理指令
3.12 匯編語言程序設計舉例
3.13 碼的轉換類子程序
3.14 匯編語言編程技巧
第4章 協處理器
4.1 協處理器的尋址空間
4.1.1 I/O寄存器空間
4.1.2 Flash空間
4.1.3 RAM空間
4.1.4 RAM的分配與保護
4.2 協處理器CPU的內核結構
4.3 協處理器的尋址方式
4.4 協處理器的匯編語言和CPU指令集
4.5 復位和中斷
4.5.1 中斷向量表
4.5.2 中斷向量基地址寄存器
4.6 與協處理器相關的寄存器
4.7 協處理器匯編程序的例子
4.8 CISC與RISC的比較
第5章 用C語言開發應用程序
5.1 C語言是開發單片機應用軟件的有力工具
5.2 開發嵌入式應用的C編譯器的特點
5.2.1 編譯過程與集成開發環境
5.2.2 不要使用初始化變量
5.2.3 注意函數的可重人性
5.3 建立C語言程序運行環境
5.4 應用程序模塊化
5.5 合理使用全局變量和局部變量
5.6 函數的結構與函數間參數的傳遞
5.7 在C程序中直接操作硬件
5.8 程序模塊的框架與組織
5.9 程序的鏈接與定位
5.10 用C語言寫XGate程序
第6章 使用嵌入式實時操作系統
6.1 嵌入式實時操作系統μC/OS-Ⅱ
6.2 移植μC/OS-Ⅱ
6.2.1 根據應用定義內核的大小和功能
6.2.2 修改OS_CPU.H文件
6.2.3 編寫OS_CPU_C.C文件
6.2.4 產生時鐘節拍中斷
6.3 制作用戶自己的項目
6.3.1 主程序main.c
6.3.2 3個任務
6.3.3 鏈接與程序定位
6.4 精心分配RAM資源
6.4.1 RAM空間的分頁管理
6.4.2 估算μC/OS-Ⅱ占用的RAM資源
6.4.3 估算內核占用RAM空間舉例
第7章 BDM后臺調試模式
7.1 S12X BDM概述
7.2 進入BDM模式
7.3 BDM通信協議及底層軟件
7.3.1 BDM調試的相關寄存器
7.3.2 BDM指令基本結構
7.3.3 測量目標系統的時鐘頻率
7.3.4 BDM基本操作——讀/寫單字節
7.3.5 BDM指令的組織
7.4 BDM簡單應用
7.4.1 用BDM對Flash編程
7.4.2 通過BDM顯示存儲器內容
7.5 TBDML工具
第8章 單片機軟件開發工具使用入門
8.1 商用軟件開發工具CodeWarrior for HCSl2
8.2 安裝CodeWarrior
8.3 建立一個簡單的工程
8.4 自動生成的文件系統
8.5 寫一個匯編程序
8.6 編寫一個最簡單的C程序
8.7 編寫一個能看到演示效果的C程序
8.8 增加新程序模塊
8.9 建立雙核工程
8.10 定義裝載地址和復位向量
第9章 應用工程實例1——用協處理器管理SCI
9.1 定義主從CPU的共享變量和數據區
9.2 協處理器的中斷服務程序
9.3 主CPU響應來自協處理器的中斷
9.4 協處理器的初始化
9.5 程序清單main.c
9.6 程序清單xgate.h
9.7 程序清單xgate.cxgate
9.8 程序清單鏈接參數文件.prm
第10章 應用工程實例2——用協處理器處理μC/OS-Ⅱ時鐘節拍中斷
10.1 μC/OS-Ⅱ的時鐘節拍
10.1.1 μC/OS-Ⅱ的時鐘節拍函數
10.1.2 鐘節拍函數OSTimtick()的一個節拍服務
10.2 用XGate實現μC/OS-Ⅱ的時鐘節拍
10.3 范例工程
10.3.1 main.c
10.3.2 xgate.cxgate
10.4 XGate的使用與程序調試
10.4.1 XGate韻狀態
10.4.2 XGate程序的下載
10.4.3 XGate程序中的常見錯誤
10.4.4 XGate程序的調試
10.5 效果測試與分析
附錄A MC9S12X系列單片機開發工具包
A.1 概述
A.1.1 HCS12X系列單片機
A.1.2 HCSl2X開發工具包組件
A.2 MC9S12XEP100開發板及與PC通信
A.2.1 MC9S12XEP100開發板
A.2.2 開發板工作模式的選擇
A.2.3 開發板的硬件連接
A.2.4 PC的設置
A.3 監控程序及監控命令詳解
A.3.1 命令詳解
A.3.2 改變波特率
A.3.3 復位、中斷向量表
A.3.4 用戶可以使用的RAM空間
附錄B 協處理器XGate指令機器碼表
附錄C S12X CPU匯編指令表
附錄D S12X CPU指令機器碼表
參考文獻
第1章 單片機技術發展新趨勢及雙核單片機
微控制器(micro controller)在中國俗稱單片機，而單片機(single chip computer)在英語中則很少使用。單片機是在微處理器(micro—processor)的基礎上發展起來的。微處理器最早出現在20世紀70年代中期。微處理器需要與存儲器和I/O接口電路共同組合成應用系統。這種以微處理器為核心的電子學應用技術稱為微機接口技術。
單片機最早出現在20世紀70年代末期，只將部分I/O和少量RAM集成在單片機中，并擴展以紫外線擦除的只讀存儲器EPROM。程序燒錄在單片機外部，方便調試。后來EPROM也集成到單片機中，出現了"窗口片"，調試也比較方便。80年代中期后，出現了一種叫做仿真器的單片機調試工具，用微處理器系統或工作在擴展方式下的單片機系統模仿目標單片機的功能，替代目標板上的單片機，以方便調試。在單片機教學中使用仿真器，導致用一種單片機，擴以各種I/O的應用思維方式，這是非常有害的。如果說過去開發掩膜型單片機使用仿真器屬不得已，而如今單片機都采用了可以反復擦/寫l。萬次以上的Flash存儲器，沒有必要再使用仿真器。當前單片機開發技術的趨勢是，無論對于8位、16位還是32位機，都會在單片機內部增加1個專門用于調試的模塊，該模塊以單線通信的方式與外界通信。開發工具僅實現單線通信方式對PC標準接口的轉換(USB口或串行口)。通過簡單的轉換，實現PC對單片機的調試。對于8位、16位和32位單片機，開發工具也在逐漸走向兼容。
如今，在各個行業和領域都能找到單片機的應用實例。人們對現代化、智能化的強烈要求，促使計算機的嵌入式應用迅猛發展。
單片機，顧名思義是將計算機的CPU(微處理器)、存儲器(包括隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM)和I/O(輸入/輸出)模塊集成在一個電路芯片上，并將應用程序固化在存儲器中，再嵌入到產品中去。其應用對象幾乎是無限的，故單片機的設計也必須是個性化的。不同的單片機有不同的應用定位，不要企圖用一種單片機(例如8051)去適應所有的場合。
實際上單片機有過一個別名，叫做CSIC(用戶定義的集成電路)。當某種需求有了一定的數量，用戶就可以要求單片機供應商針對這種需求設計一款單片機。這種單片機用某一個成熟的CPU，加上特定數量的存儲器RAM和ROM，以及特定的一些I/O模塊構成。這種單片機除了用于用戶定義的那種有批量的產品，也可以用于其他產品。
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