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第六章 通用 I/O 与第一个汇编程序

《 嵌入式应用技术基础教程 》 课件. 第六章 通用 I/O 与第一个汇编程序. 主要内容 MC68HC908GP32 的普通 I/O 汇编程序编程框架 08 汇编语言编译过程所涉及的文件 SD-HC08 嵌入式 MCU 在线编程集成开发系统. 《 嵌入式应用技术基础教程 》 课件. 6.1 MC68HC908GP32 的普通 I/O.

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第六章 通用 I/O 与第一个汇编程序

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  1. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 第六章 通用I/O与第一个汇编程序 主要内容 • MC68HC908GP32的普通I/O • 汇编程序编程框架 • 08汇编语言编译过程所涉及的文件 • SD-HC08嵌入式MCU在线编程集成开发系统

  2. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O 所谓普通I/O，即基本的输入/输出，有时也称为并行I/O。作为普通输入引脚，MCU内部程序可以读取该引脚，知道该引脚是“1”（高电平）或“0”（低电平），即开关量输入。作为普通输出引脚，MCU内部程序向该引脚输出“1”（高电平）或“0”（低电平），即开关量输出。MC68HC908GP32单片机有5个普通I/O口，分别是A口、B口、C口、D口、E口。它们中的大部分具有双功能，本节仅讨论它们作为普通I/O功能时的编程方法。 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

  3. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 6.1.1 A口 A口的8根引脚与键盘中断模块的引脚复用，这里只讨论A口作为普通I/O口的功能。 （1）A口的寄存器 A口作为普通I/O口时，具有三个寄存器，它们是：A口数据方向寄存器（DDRA）、A口数据寄存器（PTA）、A口上拉电阻允许寄存器（PTAPUE）。 ① A口数据方向寄存器（Data Direction Register A，DDRA） A口数据方向寄存器（DDRA）的地址是：$0004，DDRA的第7～0位分别记为DDRA7～DDRA0，这些位分别控制着A口引脚PTA7 ～PTA0是输入还是输出，若DDRAx=0，则引脚PTAx为输入，若DDRAx=1，则引脚PTAx为输出。复位时DDRA为$00。 记忆要点：数据方向寄存器的一位：0—定义输入，1—定义输出 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

  4. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 ② A口数据寄存器（Port A Data Register，PTA） A口数据寄存器（PTA）的地址是：$0000，PTA的第7～0位分别记为PTA7～PTA0。若A口的某一引脚PTAx被定义成输出，程序使A口数据寄存器PTA的相应位PTAx＝0，则引脚PTAx输出“低电平”；程序使PTAx＝1，则引脚PTAx输出“高电平”。若A口的某一引脚PTAx被定义成输入，程序通过读取A口数据寄存器PTA，获得输入情况，0表示输入为“低电平”，1表示输入为“高电平”。 记忆要点： 输出时：数据寄存器的一位：0—输出低电平 1—输出高电平 输入时：数据寄存器的一位：0—代表外部输入低电平 1—代表外部输入高电平 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

  5. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 ③ A口上拉电阻允许寄存器（Port A Input Pullup Enable Register，PTAPUE） A口上拉电阻允许寄存器（PTAPUE）的地址是：$000D。PTAPUE的第7～0位分别记为PTAPUE7～PTAPUE0。若A口的某一引脚PTAx 被定义成输入，则可通过置PTAPUE的相应位PTAPUEx为1来定义其内接上拉电阻，即引脚PTAx已经通过内部电阻与电源VDD相接，此时若引脚PTAx若通过开关接地，则开关闭合时为低电平。那么寄存器PTA的相应位PTAx=0，开关断开时为高电平，寄存器PTA的相应位PTAx=1，通过读取寄存器PTA获得开关状态。 记忆要点： 在引脚被定义成输入时，可通过上拉电阻允许寄存器定义有无内部上拉电阻： 0—没有内部上拉电阻 1—有内部上拉电阻 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

  6. 读DDRA($0004) 写DDRA($0004) 复位 写PTA($0000) 引脚 PTAx VDD PTAPUEx 内部上拉电阻 读PTA($0000) A口的一个引脚内部逻辑电路框图 A口数据方向寄存器 DDRAx位 内部数据总线 A口数据寄存器 PTAx位 《嵌入式应用技术基础教程》课件 （2）A口逻辑电路框图 下图给出了A口作为普通I/O使用时，一个外部引脚的相应内部逻辑电路框图。当DDRAx=1时，读地址$0000就是读PTAx。当DDRAx=0时，读地址$0000就是读引脚PTAx 电平。 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

  7. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 6.1.2 B口 B口的8根引脚与8路A/D转换模块的引脚复用，这里只讨论B口作为普通I/O口的功能。 （1）B口的寄存器 B口作为普通I/O口时，具有二个寄存器，它们是：B口数据方向寄存器（DDRB）和B口数据寄存器（PTB）。 ① B口数据方向寄存器（Data Direction Register B，DDRB） B口数据方向寄存器（DDRB）的地址是：$0005，DDRB的第7～0位分别记为DDRB7～DDRB0，这些位分别控制着B口引脚PTB7～PTB0是输入还是输出，若DDRBx=0，则引脚PTBx为输入，若DDRBx=1，则引脚PTBx为输出。复位时DDRB为$00。 记忆要点：数据方向寄存器的一位：0—定义输入，1—定义输出 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

  8. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 ② B口数据寄存器（Port B Data Register，PTB） B口数据寄存器（PTB）的地址是：$0001，PTB的第7～0位分别记为PTB7～PTB0。若B口的某一引脚PTBx被定义成输出，程序使B口数据寄存器PTB的相应位PTBx＝0，则引脚PTBx输出“低电平”，程序使PTBx＝1，则引脚PTBx输出“高电平”。若B口的某一引脚PTBx被定义成输入，程序通过读取B口数据寄存器PTB，获得输入情况，0表示输入为“低电平”，1表示输入为“高电平”。 注意：B口被定义成输入时，没有内部上拉电阻 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

  9. 读DDRB($0005) 写DDRB($0005) 复位 写PTB($0001) 引脚 PTBx 读PTB($0001) B口的一个引脚内部逻辑电路框图 内部数据总线 B口数据方向寄存器 DDRBx位 B口数据寄存器 PTBx位 《嵌入式应用技术基础教程》课件 （2）B口逻辑电路框图 下图给出了B口作为普通I/O使用时，一个外部引脚的相应内部逻辑电路框图。 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

  10. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 6.1.3 C口、D口和E口 （1）C口 对44引脚的MC68HC908GP32芯片的C口只有7根引脚：PTC6 pin～PTC0 pin，而40及42引脚的MC68HC908GP32芯片的C口只有5根引脚：PTC4 pin～PTC0 pin。下面以44引脚的MC68HC908GP32芯片进行说明。C口只有普通I/O功能，它的内部逻辑结构框图与A口逻辑结构框图相同，只是其中的有关字母“A”改为字母“C”，地址作相应改变即可。 它也具有三个寄存器，它们是：C口数据方向寄存器（DDRC）、C口数据寄存器（PTC）、C口上拉电阻允许寄存器（PTCPUE）。 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

  11. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 ① C口数据方向寄存器（Data Direction Register C,DDRC） C口数据方向寄存器（DDRC）的地址是：$0006，由于对应引脚只有7根，最高位没有意义。DDRC的第6～0位分别记为DDRC6～DDRC0，这些位分别控制着C口引脚PTC6～PTC0是输入还是输出，含义参考A口说明。复位时DDRC为$00。 ② C口数据寄存器（Port C Data Register，PTC） C口数据寄存器（PTC）的地址是：$0002，PTC的第6～0位分别记为PTC6～PTC0。含义请类比A口、B口的相应说明。 ③C口上拉电阻允许寄存器（Port C Input Pullup Enable Register，PTCPUE） C口上拉电阻允许寄存器（PTCPUE）的地址是：$000E。PTCPUE的第6～0位分别记为PTCPUE6～PTAPUE0。含义请类比A口的相应说明。 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

  12. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 （2）D口 对于40引脚的MC68HC908GP32芯片的D口只有6根引脚：PTD5～PTD0。而42及44引脚的MC68HC908GP32芯片的D口有8根引脚：PTD7～PTD0。下面以42及44引脚的MC68HC908GP32芯片进行说明。 D口是I/O功能与其它特殊功能（SPI，TIM）复用口，这里只讨论它作为普通I/O口的功能。它的内部逻辑结构框图与A口逻辑结构框图相同，只是其中的有关字母“A”改为字母“D”，地址作相应改变即可。 它也具有三个寄存器，它们是：D口数据方向寄存器（DDRD）、D口数据寄存器（PTD）、D口上拉电阻允许寄存器（PTDPUE）。 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

  13. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 ① D口数据方向寄存器（Data Direction Register D,DDRD） D口数据方向寄存器（DDRD）的地址是：$0007。DDRD的第7～0位分别记为DDRD7～DDRD0，这些位分别控制着D口引脚PTD7～PTD0是输入还是输出，含义参考A口说明。复位时DDRD为$00。 ② D口数据寄存器（Port D Data Register，PTD） D口数据寄存器（PTD）的地址是：$0003，PTD的第7～0位分别记为PTD7～PTD0。含义请类比A口、B口的相应说明。 ③D口上拉电阻允许寄存器（Port D Input Pullup Enable Register，PTDPUE） D口上拉电阻允许寄存器（PTDPUE）的地址是：$000F。PTDPUE的第7～0位分别记为PTDPUE7～PTDPUE0。含义请类比A口的相应说明。 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

  14. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 （3）E口 E口只有PTE1、PTE0引脚。它是I/O功能与串行通讯接口（SCI）复用口，这里只讨论它的普通I/O口功能。其内部逻辑结构框图与B口相同，只需将其中的有关字母“B”改为字母“E”，地址作相应改变即可。 它有两个寄存器： ① E口数据方向寄存器（Data Direction Register E，DDRE） E口数据方向寄存器（DDRE）的地址是：$000C。DDRE只有低两位有用。DDRE的第1、0位分别记为DDRE1、DDRD0，这两位分别控制着E口引脚PTE1、PTE0是输入还是输出，含义参考B口说明。复位时DDRE为$00。 ② E口数据寄存器（Port E Data Register，PTE） E口数据寄存器（PTE）的地址是：$0008，PTE的第1～0位分别记为PTE1～PTE0。含义请类比B口的相应说明。 返回 6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

  15. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 6.2 汇编程序编程框架 6.2.1 C口、D口和E口 （1）程序描述 给出程序名、硬件连接以及基本功能等描述，还可以给出编制者、编制时间等，若调试过程有新的体会，也可在此添加。 （2）头文件与有关常量命名 汇编语言也借用C语言中“头文件”的概念，将映像寄存器的地址定义在“头文件”中，程序直接使用寄存器地址所对应的“名称”。例如，有了“头文件”，对“D口数据寄存器”读出操作，可用“LDA PTD”取代“LDA $0003”，更容易理解。 6.2 汇编程序编程框架

  16. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 （3）内存变量 如果程序中使用到内存变量，需在此定义。实际上，这里是对内存变量的声明，通常称为“开辟内存变量”，内存变量的初始化在主程序开始部分完成。第一个内存变量需用“ORG”语句定位，随后，按地址从小到大顺序存放。每个内存变量都有固定的内存地址。借用C语言术语，这里所开辟的所有内存变量都是“全局变量”。对应于C语言中的“局部变量”将在讲解子程序规范时说明。 （4）主程序 主程序一般包括初始化与主循环两大部分。初始化包括堆栈初始化、系统初始化、内存变量初始化、I/O端口初始化、中断初始化等。主循环是程序的工作循环，根据实际需要安排程序段，但一般不宜过长，建议不要超过200行，具体功能可通过调用子程序来实现，或由中断程序实现。不带操作系统的MCU程序总有一个主循环，表示程序周而复始地执行。 6.2 汇编程序编程框架

  17. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 （5）内部直接调用子程序 若有不单独存盘的子程序，建议放在此处。这样在主程序总循环的最后一个语句就可以看到这些子程序。建议不要超过3个，每个子程序不要超过200行。若有更多的子程序请单独存盘，单独测试。 （6）外部子程序 若程序使用独立存盘的子程序，可在此处使用“$include 子程序名”将其包含。注意，独立存盘的子程序必须与主程序在同一个目录中。 （7）中断向量 中断向量一般放在最后。复位向量地址内容为MCU上电后执行的程序地址，即主程序的第一个语句地址。 6.2 汇编程序编程框架

  18. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 6.2.2 第一个可执行的08汇编程序 • 第一个程序 返回 6.2 汇编程序编程框架

  19. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 6.3 08汇编语言编译过程所涉及的文件 （1）头源文件（.H） 这是借用C语言中的概念，利用.H文件，存放 MCU的映像寄存器地址、定义常量等。GP32ASM.H是包含MC68HC908GP32的映像寄存器地址的汇编语言头文件。使用08系列MCU的任何一种型号，均可拷贝此文件，并参考用户手册进行少量修改，获得相应芯片的映像寄存器地址的头文件。 在嵌入式应用系统的实际开发中，建议采用面向“实际对象”的编程方式，可以使程序结构更清晰，移植性更强。例如，上一节给出的实例程序是使一盏小灯闪烁，小灯是接在PTA口的第1脚，程序中包含定义（见下页） 6.3 08汇编语言编译过程所涉及的文件

  20. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 *[指示灯所接引脚定义] Light_P equ PTA ;灯(Light)接在PTA口 Light_D equ DDRA ;相应的方向寄存器 Light_Pin equ 1 ;所在的引脚 这样，点亮小灯的程序是： BCLR Light_Pin,Light_P 熄灭小灯的程序是： BSET Light_Pin,Light_P 若把小灯接在PTB口的第2脚，只要作如下变动： *[指示灯所接引脚定义] Light_P equ PTB ;灯(Light)接在PTB口 Light_D equ DDRB ;相应的方向寄存器 Light_Pin equ 2 ;所在的引脚 而小灯闪烁的主程序无需改变。实际对象所在引脚的定义，可集中或分类放在相应的头文件（.H）中，硬件变动，只要更改头文件中引脚定义就可以了，增强了程序的通用性。 6.3 08汇编语言编译过程所涉及的文件

  21. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 （2）源程序文件（.ASM） 源程序文件，后缀名为ASM。可以使用一般的文本编辑软件编辑，以ASCII形式存盘。5.5.1节已经对08汇编源程序格式作了说明，上一节给出了实例，关键是注意程序的书写规范。 （3）目标代码文件（.S19） 源程序文件经08编译器编译后可以获得目标代码文件（.S19），它是Motorola MCU的机器码文件，将其下载到MCU内部Flash存储器之后，MCU执行这些机器码。 目标代码文件（.S19）是以S记录格式表示的机器码文件。S记录格式是Motorola公司的十六进制目标代码文件，它将目标程序和数据以可打印的ASCII码格式表示，可直接显示和打印。目标文件由若干行S记录构成，每行S记录可以用CR/LF/NUL结尾。一行S记录由下列五部分组成： 6.3 08汇编语言编译过程所涉及的文件

  22. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 ① 类型 表示S记录的类型。共有8种记录类型S0、S1、S2、S3、S5、S6、S8、S9。它们是为了满足不同的编码、传送方式以及解码的需求。ASM08编译器只使用S1、S9两种类型构成目标文件。 S1—该记录包含程序/数据以及2字节存储其程序/数据的存储器首地址。 S9—S1记录的结束记录。该记录没有程序/数据部分。地址部分可包含控制将转向的2字节地址，如果不指定，则为第一次使用的入口地址。 ② 记录长度 表示该记录行中字符对的数目，不包括类型和记录长度。 ③ 地址 它可以是2个字节、3个字节或4个字节，取决于记录类型。S1记录、S9记录均是2个字节。它表示其后的编码/数据部分将要装入的存储器起始地址。 ④ 编码/数据 就是实际的目标程序或数据，这一部分将被下载到单片机的程序存储器并运行。其字节数由“记录长度”域的实际数值决定。 ⑤ 校验和 为1个字节，它是“记录长度”、“地址”、“编码/数据”三个部分所有字符之和的反码的低8位。供装入单片机时校验之用。 6.3 08汇编语言编译过程所涉及的文件

  23. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 范例程序经编译后得到的目标文件： S11380009B45023F94CD802E1204120013006EFA99 S113801040CD80253B40FA12006EFA40CD80253BCE S113802040FACC800C87A6C89D9D4BFC868187A610 S113803001B71EA63DB71F3F366E01366E01386E7E S11380402C396E803A6E013B1A361E3718368681FB S105FFFE80007D S9030000FC 第一行S11380009B45023F94CD802E1204120013006EFA99的前两个符号S1表示这一行是S1记录，其后的“13”是十六进制数$13，等于十进制数的19，表示在这一行中其后有19个字节的数据，包括2个字节的地址8000、16个字节的编码/数据：9B45023F94CD802E1204120013006EFA，最后一个字节99为校验和，大家可验证。 6.3 08汇编语言编译过程所涉及的文件

  24. 地址 目标代码 行号 源程序 《嵌入式应用技术基础教程》课件 （4）列表文件（.LST） 编译过程还将产生列表文件（.LST）。列表文件包含地址、目标代码、行号、源程序等信息，该文件对用户很有帮助，它可以使用户清晰地看到程序代码的编译情况。列表文件的文件名与源程序的文件名相同，只是扩展名不同 。下图给出了上节实例程序的.LST文件的片段 。 返回 6.3 08汇编语言编译过程所涉及的文件

  25. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 6.4 SD-HC08嵌入式MCU在线编程集成开发系统 6.4.1 硬件系统说明 （1）总体结构布局 实验板硬件部分主要由MC68HC908GP32芯片及外围电路、LCD、键盘、模块化电源、串行口驱动电路、IC插线及其它元件扩展槽、输出开关量接线排、输入开关量接线排等部分组成，其主要作用是通过MC68HC908GP32芯片的监控程序和PC机进行通信，完成芯片程序的写入、运行、断点调试。 6.4 SD-HC08嵌入式MCU在线编程集成开发系统

  26. 串行口 电位器2 LCD插孔 电位器1 发送指示灯 电源 开关 IC插线及其它元件扩展槽A LCD自行接线区 IC插线及其它元件扩展槽B 键盘插孔 写入器引线 电源指示灯 MC68HC908GP32芯片 MAX232 键盘 键 盘 接线 区 PTD PTC PTA PTB 蜂鸣器 FUSE RST 8位拨线开关 SD-HC08(GP32)实验板布局 8个输出指示灯 《嵌入式应用技术基础教程》课件 系统的硬件布局框图： 6.4 SD-HC08嵌入式MCU在线编程集成开发系统

  27. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 （2）连接方法 ① 将实验开发板的串行口通过串行通信线与PC机的串行口1或2连接。 ② 接通实验开发板电源，电源指示灯亮。 ③ 连接实验所需线路 。 ④ 按实验板上的复位按钮。 ⑤ 执行PC机的配套软件，硬件系统等待SD-1软件系统的握手信号。 6.4 SD-HC08嵌入式MCU在线编程集成开发系统

  28. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 （3）开关量输入 实验开发板用拨线开关提供8位数字量的输入。拨线开关状态为OFF时是高电平，拨线开关状态为ON时是低电平。 （4）开关量输出 ① 实验开发板用LED提供8位开关量的输出。导线接插点为高电平时LED是暗的，低电平时LED是亮的。 ② 实验开发板含有蜂鸣器输出， （5）模拟量输入 MCU电位器电路实验开发板利用电位器提供两路模拟量输入，供进行A/D转换实验使用。 （6）元件扩展口 实验开发板提供元件扩展口，使用者可以进行IC扩展。 液晶显示接口、键盘接口、串行口分别见后面的相应章节。 6.4 SD-HC08嵌入式MCU在线编程集成开发系统

  29. 在线编程开发系统 • C代码编译 • 汇编代码编译 • 编译出错处理 • 目标代码写 • 文件处理 • 源文件编辑 • 源文件编译 • 打 印 • 断 点 调 试 • 帮 助 • S19文件分解 • 建立通信线路 • 数据传输 • 建立通信线路 • 数据传输 • 分解显示数据 • 设置断点 《嵌入式应用技术基础教程》课件 6.4.2 软件使用说明 系统软件功能的主要结构，如下图所示。 6.4 SD-HC08嵌入式MCU在线编程集成开发系统

  30. （1）软件系统基本功能 ① 工程管理。 ② 源文件编辑。 ③ 源文件编译。 ④ 目标代码写入芯片。 ⑤ 断点调试。 6.4 SD-HC08嵌入式MCU在线编程集成开发系统

  31. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 （2）软件系统使用 SD-1V20型MC68HC908GP32 MCU在线实验开发系统采用了WIN32的MDI风格，操作方便，直接支持Motorola的.S19文件格式，不改变用户中断向量，写入后直接转入用户程序执行。 ①新建工程。 ②源文件编辑。 ③编译设置。 ④编译工程。 ⑤下载程序。 返回 6.4 SD-HC08嵌入式MCU在线编程集成开发系统

  32. 本章小结 通过6.1节普通I/O的学习，理解MCU编程的基本原理，掌握寄存器的使用方法。必须认真仔细阅读6.2节、6.3节给出的08汇编与08C语言的编程框架，参考实例进行体会，一开始就形成良好的编程规范。在学习范例的基础上，动手编制I/O程序，进行实际的编程及调试训练，由此入门。 返回

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