1、1新一代八位单片机 M68HC08 简介前言新一代八位单片机 M68HC08 采用了 0.35 工艺，具有价格低速度快（8MHz 总线速度）功能强和功耗低等优点。特别是带有闪速 FLASH 存储器的 单片机具有更高的性能价格比，将会成为MOTOROLA 最主要的八位 单片机。为了配合 “第三届MOTOROLA 杯单片机 设计应用大奖赛 ”的进行，由MOTOROLA 半导体 亚太区策划，MOTOROLA 单片机应用开发研究中心（清华大学复旦大学广东工业大学等）编写了这份资料，简单介绍了 M68HC08 单片机的系统结构 I/O 功能及指令系统，并较系统的描述了 MC68HC908JL3 和 MC
2、68HC908GP32 单片机。从而使对 M68HC08 单片机有一个初步了解，而 详细资料则可参阅有关的手册。编者199952目录：一新一代八位单片机 M68HC08 简介1.1 M68HC08 单片机概述1.2 M68HC08 单片机功能简介1.2.1 时钟发生器模块 CGM1.2.2 系统集成模块 SIM1.2.3 串行通信接口 SCI1.2.4 串行外围接口 SPI1.2.5 定时器接口模块 TIM1.2.6 直接存储器存取模块 DMA1.2.7 系统操作正常监视模块 COP1.2.8 低电压禁止模块 LVI1.2.9 外中断请求模块 IRQ1.2.10 断点模块 BREAK1.2.1
3、1 监控 ROM 模块 MON1.2.12 I/O 端口1.3 M68HC08 单片机指令系统1.3.1 数据传送指令1.3.2 算术类指令1.3.3 逻辑类指令1.3.4 位操作类指令1.3.5 移位类指令1.3.6 程序控制类指令1.3.7 二十进制编码指令1.3.8 特殊指令1、 新一代八位单片机 M68HC08 简介1.1 M68HC08 单片机概述MOTOROLA 公司的八位单片机一直占世界第一位、 约占整个国际市场的 1/3 左右。新近推出的新一代八位单片机 M68HC08 单片机；具有速度快、功能强及价格低等优点，特别是带有闪速（FLASH ）存储器的单片机具有更高的性能价格比。
4、 图 1.1 是 MOTOROLA 单片机产品发展图。图 1.1MOTOROLA 单片机产品发展图。从图 1.1 可以看出 M68HC08 单片机正不断推出新品，有通用性的 GP、JL 和 XL 型，汽 车控制的 AZ 型，模糊控制的 KX、KJ 型，马达控制的 MR 型，电话用的 W 型等各种单片机，以后还将推出 DSP 型、电话控制型、家用消 费型、智能 IC 卡型、LCD 驱动及 VFD 驱动型单片机，不断会覆盖 M68HC05 单片机的应用。 M68HC08 单片机虽 然性能比 M68HC05 单片机性能高得多，而价格却不会比原有的八位单片机 M68HC05 来的高。是 MOTOROL
5、A 公司今后主要发展的八位单片机。图 1.2 是通用型产品 MC68HC708XL36 的系统结构图。2图 1.2 MC68HC708XL36 的系统结构图。主要特性： 8MHz 总线 速度、125ns 指令周期 片内 EPROM：36K 字节 片内 RAM：1K 字节 16 位变址器（原 M68HC05 单片机为 8 位变址器） 新增 8 种寻址方式和 78 条指令 3 通道 DMA 定时器接口模块 TIM（4 通道）输入捕获输出比较脉冲调宽 PWM 串行通讯接口 SCI 串行外设接口 SPI 时钟发生器模块 CGM（具有 PLL 功能） 系统集成模块 SIM 低电压禁止模块 LVI 系统操
6、作正常监视模块 COP 外中断模块 IRQ 断点模块 BREAK 240 字节监控 ROM（MON） 并行 I/O 端口：56 根 I/O 外总线接口 EB，寻址可达 1M 字节，寻址扩展可达 16M 字节（通过 DMA 及变址器）3 省电工作方式：STOP 和 WAIT 工作方式对于 M68HC08 其他型号单片机， 还有以下模块可选： CAW 模块 MSCAN 8 位 A/D 转换 ADC 模块 LCD 驱动模块 FLASH 闪速存储器 SAE J1850 的字节数据链路控制器 BDLC新一代八位单片机的主要特点： 采用模块设计，各种不同型号 单片机可由不同模块组 成，首 创 7 天就可以
7、设计出用户所需的单片机。 片内 240 字节的监控 ROM，为用户提供了在线编程 ICP 及在线调试等功能。 具有特色的 FLASH 闪速存储器（取代片内 EPRO/ROM），而价格却能低于相同容量的OTP 型单片机。 与 M68HC05 单片机向上兼容变址器 8 位变为 16 位堆栈指针 SP 也变为 16 位程序计数器 PC 也为 16 位增加 8 种寻址方式和 78 条指令图 1.3 是 M68HC08 与 M68HC05 单片机的 CPU 比较。图 1.3 M68HC08 与 M68HC05 单片机的 CPU 比较。4表 1.1 68HC08 与 M68HC05 寻址方式比较。寻址方式
8、 HC05 HC08固有寻址：（无操作数） 立即数寻址 直接寻址 扩展寻址 变址，无偏移 变址，8 位偏移 变址，16 位偏移 相对寻址 堆栈寻址，8 位偏移 堆栈寻址，16 位偏移 存储器至存储器寻址（4 种） 立即数、直接寻址 直接、直接寻址 变址、直接寻址 直接、变址寻址 变址预加 1 变址 8 位偏移、预加 1 1.2 M68HC08 单片机功能介 绍M68HC08 单片机与 M68HC05 单片机的功能向上兼容。其 I/O 有时钟发生器模块 CGM、系统集成模块 SIM、定时器接口模 块 TIM、串行通 讯接口 SCI、串行外 设接口 SPI、DMA 模块、系统操作正常监视模块 CO
9、P、低 电压禁止模块 LVI、断点模块 BREAK、监控 ROM 模块 MON以及多个 I/O 端口等。1.2.1 时钟发生器模块 CGM时钟发生器模块 CGM（Clock Generation Module）的系统结构图如图 1.4 所示。它主要有以下二个功能： 4 倍内部总线的晶振频率 锁相环 PLL 电路可编程带宽的 VCO（Voltage Controlled Oscillator）可编程模数的 VCO 频率除法器相位检测器环滤波器采集或跟踪操作模式PLL 模块输出 CGMVCLK5图 1.4 时钟发生器 CGM 系统结构图1.2.2 系统集成模块 SIM系统集成模块 SIM（Syst
10、em Integration Module）的系统结构如图 1-5 所示。它主要有以下功能： 由 CGM 来驱动总线时钟 为 CPU 和外 围产生和控制总线时钟STOP/WAIT/复位/断点的进入几恢复内部时钟控制 主要的复位控制包括上电复位 POR 及 COP 的超时 中断控制确认时序裁决控制时序6向量地址产生 CPU 的许 可/禁止时序 模块化结构，可以扩充至 128 个中断源图 1-5 系统集成模块 SIM 系统结构图1.2.3 串行通信接口 SCI串行通信接口 SCI 有以下功能： 全双工高速异步通讯 独立式发送与接受操作 32 种可编程波特率 可编程的 8 位或 9 位的字符长度 二
11、种接受唤醒 分离式接收和发送 DMA 服务请求 分离式接收和发送 CPU 服务请求 允许分离式的发送和接收 可编程发送输出极性 8 个中断标志的中断驱动操作 低电压操作模式 接收帧出错检测 硬件奇偶校验71.2.4 串行外围接口 SPI串行外围接口 SPI 的传输速率可达 1MHz，它有以下功能： 全双工操作 主和从工作模式 分离式发送和接收寄存器 减少射频 RF 干扰的分离式时钟地 可编程的串行时钟的极性几相位 总线争用出错标志 超时运行出错标志 二个独立可允许中断，DMA 或 CPU 服务 可编程的线或模式 与 IC 相兼容1.2.5 定时器接口模块 TIM定时器接口模块 TIM(Time
12、r Interface Module)的系统结构图如图 1-6 所示。主要功能如下： 4 通道定时/计数器 输入捕获：上升沿、下降沿或任何跳 变沿 输出比较：设计、清除或触 发 脉冲调宽 PWM 可编程时钟输入：系统时钟预分器，外 时钟（最高 4MHz）输入 可产生 DMA 中断 模块结构，可以扩充至 8 通道8图 1-6 定时器接口模块 TIM 系统结 构图1.2.6 直接存储器存储模块 DMA直接存储器存储模块系统结构图如图 1-7 所示。主要功能如下： 3 个独立通道 支持字节或字传输 具有块（256 字节）传送和循环产送， 块传送结束或循 环再启动可产生 CPU 中断 可编程的 DMA 总线带宽（25%、50%、67%、或 100%总线带宽） 可编程 DMA 服务请求/中断请求的优先级 在 WAIT 模式的可编程 DMA 许可 系统可扩充至 7 个通道和 8 个传送源输入图 1-7 直接存储器存 储模块 DMA 系统结构图1.2.7 系统操作正常监视模块 COP系统操作正常监视模块 COP（Computer Operating Properly Module）系统结构图如图 1-8 所示。主要功能如下： 在非正常时产生一个异步复位 晶振 4.9152 时，COP 的超时周期为 53.3ms COP 的 6 位计数器时钟为 CGMXCLK/8192Hz
