《单片机》第一周作业：2013年8月30日

1、MCU是英文 Micro Controller Unit 的缩写，中文含义是 微控制器 。

2、Freescale S08系列MCU的HCS08核由哪些部分组成？CPU寄存器有哪几个、位数是多少、各有什么作用？（教材P34-P35）

3、Freescale S08系列MCU复位时SP的初值为 $00FF ，PC会自动装入位于$FFFE 和 $FFFF 存储单元中的复位向量值，MCU产生中断时CPU寄存器自动入栈顺序从先到后依次是 程序计数器的低字节PCL 、 程序计数器的高字节PCH 、 变址寄存器的低字节X 、 累加器A 、 CCR寄存器 ，为了和HC08系列保持兼容， H 寄存器并不会被自动压入堆栈。

4、CCR中的I位为 0 表示CPU允许中断，I位为 1 表示CPU禁止中断，I位的上电复位默认值为 1 。在响应中断时，CCR被自动入栈保存后I位会被自动设为 1 以阻止不必要的中断嵌套。

5、如何把SP初始化到RAM末地址？

一般初始化SP的值指向片内RAM空间的末字节，以便释放出0页地址空间的一些存储单元作为通用作为通用存储区使用。 LDHX #RAMEnd+1 TXS

6、存储器独立编址和统一编址的含义是什么？ 各有什么特点？

CPU读/写存储器需要通过存储器的地址来进行读写，CPU和片内外围模块通信需要通过外围模块的地址（寄存器地址）来进行访问。 CPU和存储器、外围模块通信本质上都是CPU和不同地址通信，不同地址可以代表不同对象。 存储器独立编址方式：哈佛结构。 RAM和Flash的地址各自独立编址。如MCS-51系列MCU。

独立编址的好处是可以生成双倍的存储器空间，独立编址的寄存器地址出现重叠，但通过不同的控制线并配合不同的指令就可以区分不同存储器。

例如在MCS-51指令系统中，用MOVC指令访问Flash存储器，用MOV或MOVX指令访问RAM存储器。 存储器统一编址方式：普林斯顿结构。 RAM和Flash的统一编址在一个地址范围内，分段使用。如Freescale的08、S08、S12等系列MCU，Microchip的PIC系列MCU。 统一地址所获得的存储器空间比分离编址减半，但通过同一指令再配合不同地址参数就

可以区分不同存储器。

7、MCU内部的RAM作用主要是什么？Flash的主要作用是什么？内部寄存器的主要作用是什么？CPU如何访问片内外围模块？（教材P27-P29） 8、MC9S08AW60的整个$0000~$FFFF范围64KB的空间分成寄存器、 、Flash三大区域。

寄存器又分成三组： 、 和 。 Flash又分为两组： Flash空间 和 中断向量区 。 （其余参考教材P27-P29）

9、S08系列MCU的每个中断向量表占用 2 字节，其中的中断复位向量地址为 $FFFE 和 $FFFF 。

10、若MC9S08AW60上电复位之后PC=1860H，则FFFEH存储单元中的值为 18H ，FFFFH存储单元中的值为 60H 。

《单片机》第三周作业：2013年9月13日 1．给出AW60存储器映像的简要说明。

答：所谓存储器映像，是指地址$0000 ~ $FFFF这个64KB空间，哪些地址被何种存储器所占用，或者说AW60的RAM、Flash、I/O映像寄存器各使用$0000 ~ $FFFF这个64KB空间中的哪些地址。简单地说，就是$0000 ~ $FFFF这个64KB空间是如何分配的。

3．嵌入式系统中RAM和Flash作用分别是什么？

答：一般来说RAM这个区域安排用户数据（主要是全局变量）和堆栈空间；Flash 要用于存储程序、常数、中断向量等。

4．给出AW60的硬件最小系统。

答：AW60芯片的硬件最小系统包括电源及其滤波电路、复位电路、晶振电路及PLL滤 波电路、写入器接口电路。

《单片机》第四周作业：

MCU工作模式：

1、MC9S08系列的MCU通常具有RUN模式 、 活动背景调试模式 、 Wait模式 、

Stop模式 等工作模式。其中， RUN 模式功耗最大， Stop 模式功耗最小， Run 模式是MCU的正常工作模式，也就是MCU复位后进入的模式。

2、MC9S08系列的MCU具有的四种低功耗模式，分别是 Stop1模式 、 Stop2模式 、 Stop3模式 和 Wait模式 。其中的 Wait 模式功耗最大， Stop1 模式功耗最小。

4、当系统选项寄存器SOPT中的STOPE位为1时，执行指令 STOP 会使得MC9S08AW60进入Stop模式，至于是进入Stop2还是Stop3模式，通过设定寄存器SPMSC2中的 PPDC 位来决定，该位为 1 则进入Stop2模式，该位为 0 则进入Stop3模式。

5、MC9S08AW60处于Stop2模式时，只要发生下列任何一个唤醒事件： RESET 、 IRQ 或 RTI中断 ，MCU就会从Stop2模式唤醒。

6、MC9S08AW60处于Stop3模式时，只要发生下列任何一个唤醒事件： RESET 、 RTI 、 LVD 、 ADC 、 IRQ 或 KBI ，MCU就会从Stop3模式唤醒。

7、如果要想禁止在Stop模式下使用LVD，必须通过设定寄存器SPMSC1中的LVDSE= 0 或者LVDE= 0 。如果在Stop模式下允许LVD，不管PPDC为何值，执行STOP指令都会使MCU进入Stop3模式。

《单片机》第五周作业：

复位和中断：

1、MC9S08AW60系列MCU的一种外部复位为 RESET引脚 复位，六种内部复位分别为 复位、 上电（POR，Powered-on Reset） 复位、 看门狗（COP） 复位、 低电压检测（LVD） 复位、 非法操作码 复位、 背景调试强制 复位、 时钟发生器时钟失锁和时钟丢失 复位。

2、MC9S08AW60系列MCU发生复位后，PC从复位向量 $FFFE:$FFFF 处载入地址值，CCR中的I位为 1 ，SP的复位值为 $00FF ，总线时钟频率约为 4 MHz，CPU时钟频率约为 8 MHz，同时还会把寄存器 SRS 中的相应标志位自动置1。 4、COP具有两种溢出周期，分别是 213 和 218 个BUSCLK周期，通过

SOPT（系统选项） 寄存器中的 COPT 位进行选择，此位为 0 时选择溢出短周期，此位为 1 时选择溢出长周期，此位的复位默认值为 1 。

5、允许COP需要设定 SOPT 寄存器中的 COPE 位为 1 来实现，COP在复位之后COPE位默认状态是 1 ，其溢出周期为 218 个BUSCLK周期。为了防止COP计数器溢出，需要使用指令 STA SRS 周期性清零COP计数器，也可以设置 COPE 位为 0 来禁止COP。

10、CCR中的I位在复位之后默认为 1 ，开总中断指令为 CLI 。

11、当寄存器 IRQSC 中的 IRQPE 位为 1 时允许IRQ引脚功能，若要将IRQ引脚设为仅为上升沿触发，需要分别设定 IRQEDG 位为 1 ，设定 IRQMOD 位为 0 。IRQ的中断向量表首地址为 $FFFA 。清零IRQF位时需要向 IRQACK位 写1来实现。

12、RTI模块的状态和控制寄存器SRTISC中的RTIS[2:0]在MCU上电复位后的默认值为 0:0:0 ，说明RTI模块在MCU上电复位后是 禁止 （禁止或允许）的

13、COP能够使得MCU在程序跑飞之后自动恢复正常运行的原理是什么？

《单片机》第七周作业参考：

内部时钟生成器：

1、HCS08系列单片机的CPU时钟频率是总线频率的 2 倍，HCS08系列单片机的最高总线频率可达 20MHz ，CPU频率最高可达 40MHz 。

2、除了关断模式外，ICG模块具有四种工作模式： SCM 、 FEI 、 FBE 和 FEE 。MCU上电复位之后的默认模式是 SCM ，此时不需要外接晶振，CPU频率约为 8MHz ，总线频率约为 4MHz 。

3、ICG模块的输出有四个时钟： ICGOUT 、 FFE 、 ICGLCLK 和 ICGERCLK ，其中的 ICGOUT 用于生成CPU时钟和系统总线时钟。

4、ADC模块可以选择两个时钟源作为ADC时钟： ICGERCLK 和 BUSCLK 。

9、什么是实时中断（RTI，Real-Time Interrupt）？相关寄存器是什么？ （1）如何使能实时中断？

（2）如何设置实时中断时钟源？ （3）如何清零实时中断标志位？ （4）如何设置实时中断周期？

《单片机》第八周作业参考 串行通信接口：

2、SCI模块采用 总线时钟（BUSCLK） 作为时钟源，

3、若要允许SCI的发送器，可以设置寄存器 SCIxC2 中 TE 位为1。

允许发送器之后，寄存器 SCIxS1 中 TDRE 位为1时就可以写发送数据到寄存器

SCIxD 中，寄存器 SCIxS1 中 TC 位为0时表明正在发送，为1表明发送完成。

4、若要允许SCI的接收器，可以设置寄存器 SCIxC2 中 RE 位为1。允许接收器之后，寄存器 SCIxS1 中 RDRF 位为1时表明SCI接收到了数据。

5、每一个SCI模块具有 SCI发送中断 、 SCI接收中断 和 SCI错误中断 三种中断，可以根据实际灵活选用。

6、如何清零RDRF标志位？

RDRF是SCI状态寄存器1（SCIxS1）的标志位，为“接收数据寄存器满标志”。当一个字符从接收移位寄存器传送到接收数据寄存器SCIxD时，该位变为1。在8位模式中，要清零RDRF，可以在RDRF=1时，先读SCIxS1，然后读SCI数据寄存器SCIxD。 例如，在SCI2接收中断服务子程序中： LDA SCI2S1 LDA SCI2D …………….

《单片机》第九、十周作业参考 键盘中断模块：

1、MC9S08AW60的8个键盘引脚中， KBIP3 ~ KBIP0 总是下降沿/低电平触发， KBIP7 ~ KBIP4 可以被配置成上升沿/高电平触发或者下降沿/低电平触发。

2、MC9S08AW60的KBI功能允许后，只要键盘引脚有按键按下，寄存器 KBI1SC 中的KBF位就变为1，要清零该标志位，需要向该寄存器中的 KBACK 位写1来实现，对应指令为： BSET 2, KBI1SC 。

定时计数器TPM：

1、MC9S08AW60内部具有 2 个 16 位的TPM模块，每个模块都支持传统的四种功能： 计数定时 、 输入捕捉 、 输出比较 和 脉宽调制PWM 。

2、MC9S08AW60复位之后，CLKSB:CLKSA= 0:0 ，因此没有选中TPM时钟源，TPM不工作。通常设定CLKSB:CLKSA= 0:1 ，让总线时钟驱动定时器。每一个TPM模块的

时钟源能够独立选定三种时钟源 总线时钟 、 固定系统时钟 或 外部时钟 。

5、MC9S08AW60包含两个独立的TPM模块：TPM1和TPM2，TPM1具有 6 个通道，TPM2具有 2 个通道。每个模块的每一个通道引脚都可以单独配置为 输入捕捉 、 输出比较 或 带缓冲的边缘对齐PWM 功能。每个模块的所有通道引脚都可以配置 为 带缓冲的中心对齐PWM 功能。

6、TPM具有两种PWMS： 边沿对齐PWM 和 中心对齐PWM ，具体受寄存器 TPMxSC 中 CPWMS 位的控制。

7、当CPWMS=0时，TPMxCNT从0开始每隔一个TPMx计数周期就加1计数，加到 0xFFFF 或 TPM模数寄存器中的值 时，重新从 0x0000 开始加1计数。

8、当CPWMS=1时，TPMxCNT从0开始每隔一个TPMx计数周期就加1计数，加到 结束值 时，进行减1计数直到 0x0000 ，然后又开始加1计数。

9、当计数器溢出标志TOF为1时，若中断信号TOIE= 1 则允许向CPU产生中断请求。

10、若要将TPMxCHn引脚设为仅在上升沿输入捕捉，则需要将寄存器 TPMxSC 中的 CPWMS 位设为0，同时还需要将寄存器 TPMxCnSC 中的 MSn[B:A] 位设为 00 、 ELSn[B:A] 位设为 01 。

14、边沿对齐PWM模式中，PWM信号的周期决定于寄存器 模数寄存器 中的设定值，占空比取决于寄存器 通道值 中的设定值，极性取决于 ELSn[B:A] 控制位的设定。

15、中心对齐PWM模式中，TPMxMOD的设定值应该在 0x0001 到 0x7FFF 之间。

16、清零TPM中断标志位通过两个步骤完成：首先 读标志位 ，然后 写0到标志位 。

《单片机》第十一周作业参考

1、已知MC9S08AW60单片机系统的总线时钟频率为4MHz，写出利用TPM1模块精确定时500ms的初始化子程序，并解释。

《单片机实验》实验一参考

1、如何理解Freescale单片机中汇编工程的执行过程？（见教材P97）

《单片机实验》实验二参考 1、给出SCI编程的通用模型。（很重要，见教材P115-116）

2、简述中断的作用与处理过程。（见教材P131-132）

3、S08系列MCU都有哪些中断源？（见教材P133-134）

4、S08系列MCU的中断执行过程是怎样的？（见教材P132-133）

5、给出AW60中断编程框架及基本步骤。（见教材P134-136）

《单片机实验》实验三参考

1、键盘中断编程的原理是什么？键值又是如何计算的？并通过表格加以说明。（见教材P143-144）

《单片机》第十二周作业答案（最后一次）.doc (很重要)

1、如何理解volatile变量？并举例说明。

答：volatile关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改，比如：操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适。

使用该关键字的例子如下： int volatile nVint;

当要求使用volatile 声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。

一般说来，volatile用在如下的几个地方：

（1）中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile； （2）多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile； （3）存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明，因为每次对它的读写都可能有不同意义。

2、SCI编程的通用模型是什么？请加以说明。（见教材P115-116）

答：从基本原理的角度看，串行通信SCI接口的主要功能是：接收时，把外部的单线输入的数据变成一个字节的并行数据送入MCU内部；发送时，把需要发送的一个字节的并行数据转换为单线输出。

为了设置波特率，SCI应具有波特率寄存器。为了设置通信格式、是否校验、是否允许中断等，SCI应具有控制寄存器。而要知道串口是否有数据可收、数据是否发送出去等，需要有SCI状态寄存器。

编程时，程序员并不直接与“发送移位寄存器”和“接收移位寄存器”打交道，只与数据寄存器打交道，所以MCU中没有设置“发送移位寄存器”和“接收移位寄存器”的映像地址。

发送时，程序员通过判定状态寄存器的相应位，了解是否可以发送一个新的数据。若可以发送，则将待发送的数据放入SCI数据寄存器中，剩下的工作由MCU自动完成：将数据从“SCI数据寄存器”送到“发送移位寄存器”，硬件驱动将“发送移位寄存器”的数据一位一位地按照规定的波特率送到发送引脚TxD，供对方接收。

接收时，数据一位一位地从接收引脚RxD进入“接收移位寄存器”，当收到一个完整字节时，MCU会自动将数据送入“SCI数据寄存器”，并将状态寄存器的相应位改变，供程序员判定并取出数据。

3、简要说明AW60中断编程框架及基本步骤。（见教材P134-136）

? ? ? ? ?

?

答：在CW环境下使用AW60芯片中断的步骤是：

在main.c中，依照“关总中断→开模块中断→开总中断”的顺序打开模块中断。 在isr.c文件中，编写中断服务程序，修改中断向量表。 AW60的中断编程可概括为下述3个步骤：

新建（或者复制）一个isr.c文件，并加入工程中。 定义中断向量表（复制isr.c的应修改中断向量表）。中断向量表是一个指针数组，内容是中断函数的地址。首先要定义该中断向量表的地址，AW60的中断向量从0xFFCC开始，要使用预编译指令将中断向量表的首地址定义在0xFFCC。 定义ISR并在中断向量表填入相应ISR的名称。

4、已知MC9S08AW60单片机系统的总线时钟频率为4MHz，写出利用TPM1模块精确定时500ms的初始化子程序，并解释。

答：选定总线时钟作为TPM1的时钟源，需要设定TPM1SC中的CLKSB:CLKSA=01，若选取分频因子为64，即PS[2:0]=110，那么TPM1的计数脉冲周期为64/4MHz=16μs，500ms需要500ms/16μs=32250=7A12H个计数周期，这就需要把TPM1MOD设置为7A12H，TPM1MODH和TPM1MODL两个寄存器都要写。当TPM1CNT计数值和TPM1MOD值相等时，TPM1CNT在下一个计数周期回到0重新开始计数，同时TOF位为1，如果允许TPM1溢出中断，将向CPU产生TPM1溢出中断请求。 参考代码如下：

TPM1_Init： ; TPM1模块中断方式初始化子程序l MOV #$4E, TPM1SC ; BUSCLK为TPM1中断源，64分频， ; 允许TPM1中断

MOV #$7A,TPM1MODH

MOV #$12, TPM1MODL ; 500ms对应的模数值 CLI ; 开总中断 RTS

5、S08系列MCU的中断执行过程是怎样的？（见教材P132-133）

答：CPU每执行完一条指令，若程序有开放某些中断及总中断，则CPU按照优先级次序查询所有中断标志位，若某个中断已发送，则响应该中断请求。

当CPU收到一个许可的中断请求后，它在相应中断之前要完成当前指令。中断顺序遵守与SWI指令相同的循环顺序，包括：

（1）在堆栈中保存CPU寄存器：CPU内的寄存器PCL、PCH、X、A、CCR依次进栈（注意H未被保护，必要时，H应由用户中断服务程序保护。建议中断服务例程ISR开始把H压到堆栈中，在用从ISR中返回的RTI之前恢复H）。 （2）CCR中的I位置1，即自动关总中断（相当于自动执行SEI指令），防止其他中断进入。 （3）在目前等待的中断中取出最高优先级中断的中断向量，从相应的中断向量地址取出中断向量（即中断服务程序的入口地址）送给PC。

（4）执行中断服务程序，直到执行中断返回指令RTI。RTI指令从堆栈中依次弹出CCR、A、X、PCH、PCL，使CPU返回原来中断处继续执行。

（5）若中断过程也允许响应新的中断，可在中断服务程序中用CLI指令开放中断。

6、如下图，说明键盘中断编程的原理是什么？键值又是如何计算的？

4×4键盘与MCU接法示例（图1） 键盘定义（图2）

答：

（1）键盘中断编程的原理：

图1中列线（n1~n4）通过电阻接Vcc（+5V），当键盘上没有键闭合时，所有的行线和列线断开，列线n1~n4都呈高电平。当键盘上某一个键闭合时则该键所对应的行线与列线短接。例如，第2排第3个按键被按下闭合时，行线m2和列线n3短路，此时n3线上的电平由m2的电位所决定。

那么如何确定键盘上哪个按键被按下呢？可以把列线n1~n4接到MCU的输入口，行线m1~m4接到MCU的输出口，则在MCU的控制下，使行线m1为低电平（0），其余三根行线m2、m3、m4都为高电平（1），并读n1~n4状态。

如果n1~n4都为高电平，则m1这一行上没有键闭合，如果读出列线n1~n4的状态不全为高电平，那么为低电平的列线和m1相交的键处于闭合状态。

如果m1这一行上没有键闭合，接着使行线m2为低电平，其余行线为高电平，用同样的方法检查m2这一行上有无键闭合。

以此类推，最后使行线m4为低电平，其余的行线为高电平，检查m4这一行上是否有键闭合。

这种逐行逐列地检查键盘状态的过程称为对键盘的一次扫描。 （2）键值计算：

键盘与MCU接线见图1，图2给出了键的定义符号“0”~“9”、“A”~“D”、“*”、“#”等。如何识别“1”键呢？这里将列线n1~n4分别接PTG4、PTD2、PTD3、PTD7，且编程时将这四个引脚定义为输入并进行上拉，行线m1~m4分别接PTG0~PTG3，且编程时将PTG0~PTG3定义为输出，那么“1”键对应于按照PTD7、PTD3、PTD2、PTG4、PTG3、PTG2、PTG1、PTG0的顺序为11101110，即$EE。

“2”键对应于11011110，即$DE；……；“D”键对应于01110111，即$77。 前者$EE、$DE、$77就是“键值”，这种情况“键值”是一个字节。 这样，按图1的接法可以得出键值表。

键值可以通过扫描法获得，由键值通过查表法编程可得到键的定义值。