FreescaleHCS12系列单片机教学实验仪的制作方法

专利名称：Freescale HCS12系列单片机教学实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学实验仪器,尤其涉及一种Freescale HCS12系列单片机教学实验仪。
背景技术：
传统的嵌入式应用开发方法主要是使用仿真器模拟目标系统中MCU的运行情况，希望达到在目标系统硬件尚未定型与制板的情况下，先行调试目标系统的硬件、软件，为目标系统而研制开发的，但是，在一些情况下难以实现100%的实时仿真，有些功能在用仿真器调试时十分正常，而到了实际应用系统却不能顺利运行。同时，传统的仿真方式其某些调试功能仅适用于初学者，而对于具有一定开发经验并拥有通用功能模块积累的开发者，往 往增加了开发时间，不利于电子产品的市场推广。目前在我国高校使用的许多单片机实验仪一般都把主控芯片与外围接口做在一块板上，这样虽然使用方便，但其缺点也是明显的。主要表现在①使用的MCU芯片管脚与硬件接口锁定，不便于I/O引脚灵活变更，主控芯片或部分外围模块一旦损坏，则整个实验仪报废；②由于MCU芯片固定设计在一块板上，用户不能对所使用的MCU芯片进行更新与升级，限制了用户对芯片选择自由；③.一般的实验仪在设计上采用传统的接口，体积较大，使用外接电源供电，不便于学生在机房使用，也不便于课余时间的自主学习和携带。为克服上述不足的地方，因此发明了一种Freescale HCS12系列单片机教学实验仪，该实验仪采用三层结构设计具有很强的通用性和灵活性，且能完成20多个单片机接口与通信的实验，并配套丰富的编程实例，有利于实验者更好地掌握Freescale HCS12系列单片机的原理及其开发技术，提高学生的动手能力和创新能力。
发明内容本实用新型的目的就是向实验者提供一个通过BDM方式与PC机连接进行程序下载和调试的实验教学装置。该实验仪采用三层结构设计，从而具有通用性和灵活性。本实用新型采用的技术方案是一种Freescale HCS12系列单片机教学实验仪，包括核心板、通用扩展板和调试适配头三部分组成,其核心板主要由Freescale HCS12系列主控芯片构成，通用扩展板主要由Freescale HCS12系列单片机的外围接口电路构成，调试适配头主要由主控芯片M68HC908JB8构成。具体的说，Freescale HCS12系列主控芯片主要包括MC9S12DG128、MC9S12UF32和MC9S12NE64 ；Freescale HCS12系列单片机的外围接口电路主要包括二极管小灯、4X4键盘、8组开关、模拟电位计、蜂鸣器、8段数码管、LCD字符液晶、红外传感器、光敏传感器、热敏传感器、串行口、USB、以太网接口、CAN、I2C和SPI。该实验仪可完成二极管小灯控制、键盘、数码管显示、液晶显示、串行通信、蜂鸣器、红外传感器、光敏传感器、热敏传感器、USB通信、以太网通信、CAN总线、I2C和SPI外围接口实验；实验时只要将本实验仪的调试适配头一端接口与PC机的USB 口相连，另一端接口与核心板的BDM下载口相连后，在Codewarrior环境下编写实验仪外围电路驱动程序，直接编辑、编译后，即可通过调试适配头以BDM方式进行在线下载和调试。本实用新型的优点在于(I)通用性，支持目前Freescale HCS12系列单片机的在线下载和调试；(2)可扩充性，对于Freescale HCS12系列的新款单片机，可以快速实现支持；(3)灵活性，硬件系统灵活，根据实际需要选配或自己制作核心板，更换和升级方便；(4)兼容性，兼容Codewarrior集成开发环境。在该开发环境上可实现源程序编 辑、编译、下载、调试等功能，同时提供丰富的编程实例，方便学习和开发；(5)可靠性，通过对擦除、写入等操作后的数据检验，确保了调试适配头下载和调试操作的正确性。

图I是本实用新型的通用扩展板结构示意图。图2是本实用新型的核心板结构示意图。图3是本实用新型的BDM调试适配头结构示意图。
具体实施方式
—种Freescale HCS12系列单片机教学实验仪由核心板、通用扩展板和调试适配头三部分组成。调试适配头主要由主控芯片M68HC908JB8构成，调试适配头通过BDM方式(即四线RST、BDM、VCC和GND)与核心板方口 USB插座相连，调试适配头通过USB1. I的方式与PC机的USB 口相连。如图I所示，为通用扩展板结构示意图，通用扩展板主要由LED灯、4X4键盘、8组开关、模拟电位器、蜂鸣器、8段数码管、LCD、红外传感器、光敏传感器、热敏传感器、串行口、USB、CAN、I2C和SPI接口构成。8个二级管小灯是手动连线到核心板插座的任意8个I/O口。IXD字符液晶模块选用LCM1602，4*4键盘为行列扫描式，4*4键盘和IXD均设有两个插座，一个是自动连线插座，已与核心芯片的相应的I/O 口连接好，另一个是手动连线插座，需要用户自己手动与核心板插座的任意I/o 口相连。红外传感器模块选用红外一体头1838及红外发射管，光敏传感器模块选用CDS光敏电阻器,热敏传感器模块选用16D-11热敏电阻器，红外传感器、光敏传感器、热敏传感器均预留相应的采样点，并与核心芯片的AD 口相连。USB、以太网接口、CAN、I2C和SPI模块均为Freescale HCS12系列单片机内部集成的接口。如图2所示，为核心板结构示意图，核心板上的主控芯片可以为Freescale公司的支持 BDM 下载的 HCS12 系列芯片，如 MC9S12DG128、MC9S12UF32 和 MC9S12NE64。为了实验的稳定性，核心板上的外部晶振模块选用有源晶振，频率可以选用4MHz 24MHz。实验仪直接采用核心板上的方口 USB提供5V工作电源，为了保证实验的安全性和便捷性，方口USB提供的VCC接保险丝和电源开关后再使用。如图3所示，为BDM调试适配头结构示意图，该调试适配头主要由M68HC908JB8主控芯片电路构成，配合BDM驱动程序实现程序下载和调试功能。PC机方使用CodewarriorIDE以USB1. I方式与调试适配头相连；调试适配头与目标板之间以BDM方式通信。本实用新型可进行LED灯(发光二极管)、矩阵按键、开关量输入、模拟信号输入、报警和声乐、数码管显示、1602液晶显示、SCI通信、SPI通信、红外接收、红外发射、光亮度检 测、温度检测、I2C总线通信、基于MC9S12UF32的USB2. 0通信、基于MC9S12DG128的CAN总线通信和基于MC9S12NE64的以太网通信等二十多个Freescale HCS12系列单片机的外围接口驱动与通信实验。
权利要求1.一种Freescale HCS12系列单片机教学实验仪,包括核心板、通用扩展板和调试适配头三部分组成，其核心板主要由Freescale HCS12系列主控芯片构成，通用扩展板主要由Freescale HCS12系列单片机的外围接口电路构成，调试适配头主要由主控芯片M68HC908JB8 构成。
2.根据权利要求I所述的一种FreescaleHCS12系列单片机教学实验仪，其特征在于=Freescale HCS12 系列主控芯片主要包括 MC9S12DG128、MC9S12UF32 和 MC9S12NE64 ；Freescale HCS12系列单片机的外围接口电路主要包括二极管小灯、4X4键盘、8组开关、模拟电位计、蜂鸣器、8段数码管、LCD字符液晶、红外传感器、光敏传感器、热敏传感器、串行口、USB、以太网接口、CAN、I2C 和 SPI。
3.根据权利要求2所述的一种FreescaleHCS12系列单片机教学实验仪，其特征在于IXD字符液晶模块选用LCM1602，红外传感器模块选用红外一体头1838及红外发射管，光敏传感器模块选用CDS光敏电阻器，热敏传感器模块选用16D-11热敏电阻器，USB、以太网接口、CAN、I2C、SPI模块均为Freescale HCS12系列单片机内部集成的接口。
专利摘要本实用新型涉及一种教学实验仪，尤其涉及一种FreescaleHCS12系列单片机教学实验仪。该实验仪由核心板、通用扩展板和调试适配头三部分组成。其核心板主要由FreescaleHCS12系列主控芯片构成，通用扩展板主要由FreescaleHCS12系列单片机的外围接口电路构成，调试适配头主要由M68HC908JB8主控芯片构成。实验仪的调试适配头与PC机的USB口相连后，可直接在PC机的Codewarrior环境下通过BDM方式进行在线编程，构成集实验仪、编辑、编译、下载和调试于一体的综合实验仪。该实验仪采用三层结构设计具有很强的通用性和灵活性，且能完成20多个单片机接口与通信的实验，并配套丰富的编程实例，有利于实验者更好地掌握FreescaleHCS12系列单片机的原理及其开发技术，提高学生的动手能力和创新能力。
文档编号G09B23/18GK202584509SQ201120363159
公开日2012年12月5日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者聂章龙, 张静, 黄海军, 李征, 王璐 申请人:聂章龙