瑞萨单片机内部培训资料.ppt
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1、 2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,2010-5-7,MCU培训(基于R8C/1B),SH Field Application B TeamEG,MCU Product CenterHuang Han,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,2,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,3,R8C MCU coreR8C peripheral&I/OHEW and
2、NC30Sample Code单片机工作的要素工作模式(Operation MODE)时钟(Clock)复位(Reset)向量(Vecter Table)及中断(Interrupter)Ru-Stick,MCU training,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,4,Roadmap of Pre-Renesas Microcomputers,R8C Family,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,5,R8C/Tiny系列单片机硬件接
3、口,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,6,R8C/Tiny系列单片机的主要优点,低功耗设计减少外部电路安全设计代码效率高优化的CPU寄存器结构优秀的电磁兼容性可靠的FLASH存储器On-chip调试,R8C/TinyRenesas最新推出的小型化封装、高性能的16位单片机,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,7,内部振荡器,定时器,XIN,外部信号 输入,时钟发生电路,定时器时钟源可选,5,电阻,AVss,Off,Vref,模拟输入,
4、A/D转换器,A/D 参考电压可切断,4,R8C/Tiny系列单片机的主要优点低功耗设计,Vref 切断,(1,2,4,8,16分频),高速:40MHz低速:125KHz,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,8,R8C/Tiny系列单片机的主要优点减少外部电路,高速、高精度内部振荡器(外接晶振引脚可用作输入端口)内部上电复位电路低电压检测电路数据闪存(可代替E2PROM),2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,9,复位后硬件启动功能时钟源
5、保护功能(永不停止的看门狗),多种安全设计使单片机系统更加稳定!,程序区,FF,FF,FF,错误恢复程序,未使用区,未定义指令中断,“跑飞”,特殊指令BRK(H00)&UND(HFF),4,CPU,保护寄存器,重要寄存器,CPU,重要寄存器,正常工作时,程序失控时,保护寄存器,3,V,S,S,V,C,C,其它任意信号,Vcc和Gnd引脚的安全处理,2,强大的看门狗定时器,1,R8C/Tiny系列单片机的主要优点安全设计,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,10,内部振荡器,XIN,CPU,XIN 振荡器正常工作,内
6、部振荡器,XIN,CPU,XIN 振荡器意外停止,内部振荡器,XIN,CPU,CPU时钟切换到内部振荡器,当主时钟意外停止时,CPU时钟自动切换到内部振荡器!(使用该功能时,主时钟频率须大于2MHz),R8C/Tiny系列单片机的主要优点安全设计,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,11,强大的指令系统 总共89条指令很多 单周期 指令(且使用频率非常高)20 个(MOV,ADD,SUB等)8种寻址模式 4种单周期寻址模式寄存器到寄存器寄存器到存储器立即数到寄存器立即数到存储器强大的数学运算指令:RMPA,SMOV
7、B 等。(与DSP的MAC指令相近)RMPA 为乘累加指令SMOVB指令按地址减小的方向依次将一段内存的数据逐个传送到另一段内存中高效、优化的C编译器在设计指令体系时就充分考虑了C语言特点,快速、高效的代码,R8C/Tiny系列单片机的主要优点代码效率高,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,12,所有外部输入信号均通过保护 电路及噪声过滤器,2,去噪电路,去噪电路,去噪电路,去噪电路,多种技术减少EMI/EMS,所有输出缓冲器与电路配线的 特性阻抗相匹配,数字滤波器用于外部中断及输入捕捉定时器的触发输入,5,Vcc
8、Vss,VccVss,Vcc,Vss,Vcc,GND,Vcc,Vcc,GND,普通MCU,R8C,内置电容,Vcc和Gnd之间内置噪声过滤器(旁路电容),1,GND,3,R8C/Tiny系列单片机的主要优点优秀的电磁兼容性,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,13,R8C/Tiny系列单片机的主要优点优化的CPU寄存器结构,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,14,-10K次的编程/擦除-2.7V 5.5V电压下读取-内置数据闪存并改善
9、了 挂起功能,*计划中,-10K次的编程/擦除-2.7V 5.5V电压下读取-内置数据闪存,-100K次的编程/擦除-1.8V5.5V电压下编程、擦除、读取-强大的全方位的保护功能,NOR(0.2HNDc),NOR(0.2HNDe),我们不断改善FLASH的技术,以满足客户的更高要求!,MONOS(0.18*),R8C/Tiny系列单片机的主要优点可靠的FLASH存储器,(1)FLASH技术的发展(R8C/Tiny),2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,15,指令译码器,专用时序器,擦除/编程电压生成器,Flash
10、存储器单元,Flash 模块,命令输入,单电压操作,独立于工作时钟,擦除编程保护位的设定读状态等等,1)闪存擦除编程所需的电压序列以及擦除编程时序由内部控制块管理。2)编程擦除是通过专用的命令执行来完成,确保了稳定性和高可靠性。,R8C/Tiny系列单片机的主要优点可靠的FLASH存储器,(2)HND Flash存储器模块,提供方便、高可靠的在电路板编程!,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,16,擦除,0,100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,1,10,100,1000
11、,10000,100000,擦除/编程次数,块擦除时间(ms),编程,0,10,20,30,40,50,60,1,10,100,1000,10000,100000,擦除/编程次数,字节编程时间(us),擦除编程的时间根据擦除编程的次数不同而变化,在擦除编程超过10K次后,擦除编程的时间会有明显变化,但是擦除编程的特性及可靠性不会发生变化!,R8C/Tiny系列单片机的主要优点可靠的FLASH存储器,(3)HND Flash的擦除/编程特性,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,17,EW0 模式 在该模式下,用户RO
12、M区可以在CPU运行状态下被改写 CPU改写控制程序必须转移到非用户ROM区(如RAM)中执行,擦除/编程程序,EW1 模式-RAM容量不够大时非常有用 在该模式下,擦除/编程程序可以直接在用户ROM区执行 在自动擦除和编程期间,CPU为保持状态 I/O端口保持为命令执行前的状态,擦除编程命令,跳转到ROM中的改写控制程序且用软件命令执行,CPU,FlashROM,擦除或编程期间,CPU为保持状态,擦除/编程程序,R8C/Tiny系列单片机的主要优点可靠的FLASH存储器,(4)灵活的CPU改写模式,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights
13、 reserved.,18,1.所有用户ROM区保护(块0和块1)2.用户ROM区单独保护(块0或块1),串行/并行写入都可实现擦除、编程的保护,闪存ID码检查功能ID 码检查 在芯片与串行写入器之间匹配-命令允许不匹配-命令拒绝(防止无权访问!),ID码包含7个字节,约7 x 1016种组合方式,用于串行写入模式。当使用并行模式写入时,可用ROM码保护功能对整个FLASH进行保护!,R8C/Tiny系列单片机的主要优点可靠的FLASH存储器,(5)Flash的保护功能,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,19,数
14、据闪存的用途:将块A、B(R8C/12、13为2KB,其余为1KB)当成E2PROM使用与E2PROM的区别:成块擦除当用ROM上的程序进行改写时,CPU 进入 HOLD 状 态,直至擦除结束。擦除/编程挂起:中断请求自动将编程或擦除的执行挂起,响应中断。中断结束后,用S/W 重新启动编程或擦除。,SFR,RAM 1KB,内部保留区,块1(8KB),内部保留区,00000,007FF,0C000,03000,02000,02800,块A,块B,16+4KB 版本,允许用块1,0 上的程序改写块 A,B(也可改写块1,0),数据闪存,00400,块 0(8KB),0FFFF,R8C/Tiny系列
15、单片机的主要优点可靠的FLASH存储器,(6)数据闪存和擦除/编程挂起,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,20,与低成本E8调试器的连接:单线调试(R8C14群以后)支持多种On-chip调试功能:地址匹配中断单步中断BRK 指令硬件断点JMP 跟踪,R8C系列单片机内置on-chip调试功能,R8C/Tiny系列单片机的主要优点On-chip调试,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,21,低功耗设计,减少外部电路,安全设计,代码效率
16、高,优化的CPU寄存器结构,优秀的电磁兼容性,可靠的FLASH存储器,On-chip 调试,R8C/Tiny系列单片机的主要优点,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,22,R8C/Tiny单片机介绍硬件及外围电路,概览CPU寄存器结构存储器复位看门狗定时器低电压检测电路时钟发生电路工作模式转换,功耗定时器串行I/O可编程I/O端口A/D转换器FLASH中断,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,23,R8C/Tiny单片机介绍硬件及外围电
17、路概览,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,24,R8C/Tiny单片机介绍硬件及外围电路概览,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,25,CPU寄存器,R0H,R0L,R1H,R1L,R2,R3,A0,A1,FB,0,8/0,8/0,0,0,0,0,16/0,0,15,31/15,15,15,15,15/7,15/7,7,7,SB,0,15,ISP,USP,0,0,15,15,FLG,PC,INTB,0,0,0,19,19,15,数据寄
18、存器2个32位寄存器(R0R2,R1R3)或4个16位寄存器(R0,R1,R2,R3)或4个8位寄存器(R0L,R0H,R1L,R1H),8 bits,16 bits,20 bits,基址寄存器SB(静态基址寄存器):用于SB相对寻址FB(帧基址寄存器):用于FB相对寻址,控制寄存器ISP/USP(中断堆栈指针和用户堆栈指针):通过FLG的U标志选择ISP或USPFlag(标志寄存器):表示状态标志和设定中断优先级PC:20位程序计数器INTB(中断表寄存器):设定中断向量表的起始地址,地址寄存器2个16位地址或通用寄存器(A0,A1)或1个32位地址寄存器 A0A1,R8C/1B单片机介绍硬
19、件及外围电路CPU寄存器结构,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,26,扩展区,0000016,FFFFF16,0200016,R8C/Tiny 系列,0FFFF16,002FF16,0040016,固定向量区,内部ROM区(最大56KB),扩展区,内部RAM区(最大7KB),保留区(256B),SFR 区,R8C/10,11,1A,24群,固定向量区,内部ROM保留区,内部RAM区(1KB),保留区(256B),SFR区,内部RAM保留区,007FF16,内部ROM区块0(8KB),内部ROM区块1(8KB),0
20、E00016,0C00016,R8C/12,13,1B,25群,固定向量区,内部ROM保留区,扩展区,内部RAM区(1KB),保留区(256B),SFR 区,内部RAM保留区,内部ROM区块0(8KB),内部ROM区块1(8KB),内部ROM保留区,数据闪存块 A(注),数据闪存块 B,0XXXX16,0YYYY16,0280016,注:R8C12,13,1B,25带有数据闪存,各地址如下,0FFDC16,0000016,FFFFF16,0200016,0FFFF16,002FF16,0040016,0FFDC16,007FF16,0E00016,0C00016,0000016,FFFFF16
21、,0200016,0FFFF16,002FF16,0040016,0FFDC16,R8C/Tiny单片机介绍硬件及外围电路存储器,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,27,复位后时钟自动选择为低速内部振荡器时钟的8分频,R8C/1B单片机介绍硬件及外围电路复位概述,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,28,硬件复位条件,运行例,R8C/1B单片机介绍硬件及外围电路复位硬件复位,2010 Renesas Electronics Corpo
22、ration.All rights reserved.,29,上电复位电路,0.1,Vdet,5.0,t,t,复位中,复位解除,(1/f(RING-S)X 32,Vdet=3.80.5V(R8C/11和R8C/13)Vdet=2.850.15V(R8C/14以后),内部复位状态,S,R,Q,5 位计数器,内部复位信号,RESET,fRING,-,S,VCC,Vdet,检测,触发,100ms以内,R8C/1B单片机介绍硬件及外围电路复位上电复位(POR),运行例,注:若使用上电复位(POR),请同时开启低电压检测(LVD)功能,2010 Renesas Electronics Corporati
23、on.All rights reserved.,30,1/16,1/128,看门狗定时器中断请求,看门狗定时器复位,PM12=0,PM12=1,WDC7=0,WDC7=1,设定7FFFH,写WDTS寄存器,RESET,CPU 时钟,预分频器,看门狗定时器,fRING-S,当CSPRO位为“1”时(计数源保护模式有效),定时器值被设定为0FFFH,15位计数器,R8C/1B单片机介绍硬件及外围电路看门狗定时器结构框图,CSPRO=0,CSPRO=1,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,31,当可选功能选择寄存器(0F
24、FFFH)的bit7:CSPROINI=0,则复位后计数源保护模式有效且下列各项被同时执行:WDT时钟的选择独立于 CPU:低速内部振荡器(典型值为125KHz)修改WDT周期(WDT周期:125kHz(8s)x 0FFF(4096)=约 32.8ms)禁止进入停止模式(禁止写CM1寄存器的CM10位)WDT 时钟:启动低速内部振荡器的振荡,并禁止停止(禁止写CM1寄存器的CM14位)WDT下溢时产生复位,R8C/1B单片机介绍硬件及外围电路看门狗定时器计数源保护模式,可选功能选择寄存器要通过程序烧写器改写!,2010 Renesas Electronics Corporation.All r
25、ights reserved.,32,R8C/1B单片机介绍硬件及外围电路低电压检测电路概述,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,33,电压监视1复位的运行例,R8C/1B单片机介绍硬件及外围电路低电压检测电路电压监视1复位,2010 Renesas Electronics Corporation.All rights reserved.,34,R8C/1B单片机介绍硬件及外围电路低电压检测电路电压监视2复位/中断,不使用电压监视1复位时,单片机必须在VCC2.7V条件下工作,2010 Renesas Electr
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