(xs128与dg128.docVIP

从MC9S12D到MC9S12XS 　 邵贝贝，薛 涛 时间:2009年04月29日 字 体: 大 中 小 关键词:系列单片机存储管理双核单片机64KBI/O ??? 摘? 要： 从第四届全国大学生“飞思卡尔”杯智能车竞赛开始，竞赛组委会推荐使用MC9S12XS128单片机替代前三届竞赛中使用的MC9S12DG128。S12X是新一代双核单片机，制造工艺从0.25 μm进步到0.18 μm；总线频率从25 MHz提高到40 MHz；S12XS单片机保留了S12X CPU，去掉了另一个CPU－XGate，保留了技术进步，提高了性能，简化了操作。? ??? 关键词： 智能车竞赛；单片机；9S12DG；S12XS? ? ??? 从2006年开始的全国大学生智能车竞赛已经进行了3届。当时竞赛推荐使用MC9S12DG128单片机。原因是该竞赛在韩国已经举办过3届，使用的是MC9S12DP256。DG128单片机与DP256属同类单片机，性能方面略有改善。这两种单片机同属S12DG128D系列单片机，是2000年初期产品。仍按摩尔定律发展的半导体技术，使单片机的性能不断更新，推荐使用更新换代的单片机可以使学生的教学实践活动不断紧跟必威体育精装版技术。? ??? 实际上，从S12到S12X单片机已经经历了一次里程碑式的技术发展，S12X单片机是双核单片机，该系列单片机在S12单CPU的基础上增加了另一个名为XGate的CPU。XGate是精简指令流（RISC）类型的CPU，和复杂指令流（CISC）结构的S12单片机性能互补。S12X系列单片机在其他性能方面也有很多改善。而含有XGate CPU的双核单片机也已经有二代产品，分别称为V1和V2内核。V1内核的XGate专门用于处理中断，V2的XGate还可承担其他任务。参考文献[1]对这种双核单片机做了详细介绍。? ??? 在1个硅片上集成了2个类型完全不同的CPU，使学习和掌握该类单片机的难度提高了不只一倍。对于处于嵌入式系统应用入门阶段的本科生，竞赛组委会不推荐使用双核单片机，虽然飞思卡尔公司表示也可以支持使用该类单片机。? ??? S12XS单片机在双核单片机基础上去掉了XGate CPU，保留了其他方面的技术进步和性能提高，由于一些性能的改善，与S12单片机相比，开发难度不但没有增加，甚至有所降低，是大学本科同学学习嵌入式系统应用开发的更好范例。但作为教材，面前还没有正式出版物，这就要求参赛选手查阅参考文献[3]、[4]、[5]等原文资料。由于参赛选手多为嵌入式系统应用爱好者和佼佼者，这一过程有利于提高学生的能力，培养IT高手。? ??? 由于参考文献[2]已被很多大学选作教材，该教材已列为教育部十一五国家级规划教材，其新编版将以S12-XS128为范例，于2009年夏天出版。届时，采用S12DG-128教学的院校也可升级到S12XS单片机。? ??? 这里就新一代S12XS单片机较老一代产品性能方面的改进做一介绍，供参赛者参考。? 1 全局线性寻址? ??? 为将程序存储空间扩展到大于64 KB，S12 CPU在64 KB空间内开了一个16 KB的窗口，通过页面管理寄存器PPage，根据需求不时调入不同存储页面，无法对整个寻址空间连续寻址。S12X的CPU在以同样方式管理RAM、EEPROM的基础上，又增加了一个全局寄存器，实现了对整个寻址空间的连续寻址。? ??? 图1给出了S12XS CPU 和S12 CPU 的区别，图中虚线描述的是S12X在S12 CPU基础上增加的寄存器。全局地址寄存器GPage是一个7位寄存器，使原来的64 KB寻址空间扩展了128倍，达到8 MB。若使用3 B地址对8 MB空间连续寻址，16位机需要2次读16位地址线。2次可读入32位地址，使用32位地址时，会多占用1倍存储器，16位机的优势就没有了。这里的解决办法是，增加几个专门指令对3 B地址（其中1 B是GPage的值）连续操作。? ? ? ??? 增加的指令使整个8 MB寻址空间变成一个整体。分读、写两类指令：? ??? 读指令：GLDAR? ??? 写指令：GSTAR? ??? 这里R表示CPU内部6个寄存器A、B、D、X、Y和SP中的一个。? ??? 指令形式为：? ??? GLDAA，GLDAB，GLDD，GLDX，GLDY，GLDS? ??? GSTAA，GSTAB，GSTD，GSTX，GSTY，GSTS? ??? 以GLDD指令为例，可以使用直接寻址、扩展寻址、寄存器间接寻址、带8位、16位偏移量的间接寻址、寄存器作为偏移量的间接寻址等几乎所有读写指令的寻址方式。表1是全程读指令GLDD 的代码形式、寻址方式、机器码和周期数。? ? ? ??? 用7位G寄存器，将存储空间分成128个