Freescale MC9S12XS128 单片机英文参考手册

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"这是关于MC9S12XS128单片机的英文参考资料，源自Freescale公司，涵盖了MC9S12XS系列，包括MC9S12XS256、MC9S12XS128、MC9S12XS64等型号。文档修订版为1.09，发布日期为2009年9月，提供最新的信息，并建议用户在Freescale官方网站上查阅以获取最新内容。文档包含了整个S12XS家族的各个组成模块的信息，但CPU部分需参考CPU12XV1在CPU12/CPU12X参考手册中的描述。" MC9S12XS128是Freescale（现为NXP半导体）生产的一款高性能16位微控制器，属于HCS12系列。这款单片机具有丰富的功能和高集成度，适用于各种嵌入式应用。其主要特性可能包括： 1. **闪存（Flash Memory）**: 提供了不同容量的闪存存储空间，如MC9S12XS128型号拥有128KB的闪存，可用于存储程序代码和其他数据。 2. **模块化设计**: 包含了如XMMC（扩展存储器接口）、MSCAN（多通道串行CAN总线）、PIM（外围接口模块）等模块，以满足不同通信和外设接口需求。 3. **时钟系统**: 文档的第8章详细介绍了S12XE时钟系统，这通常是单片机性能和节能的关键部分，可能包括多种时钟源、分频器和电源管理功能。 4. **错误检测与处理**: FERSTAT（错误状态寄存器）的修正表明该单片机具有错误检测机制，能帮助诊断系统运行中的问题。 5. **保护电路**: 引脚配置中提到了VDDA和VDDX的保护二极管，这是为了保护电源输入并确保系统稳定运行。 6. **封装信息**: 112LQFP封装的引脚名称被修正，意味着单片机有多种封装形式，112LQFP是一种常见的封装方式，用于适应不同的PCB布局需求。 7. **更新历史**: 文档经过多次修订，确保信息准确，体现了对用户负责的态度。该参考资料是开发者、设计工程师和学习者理解、开发和调试MC9S12XS128及其系列单片机的重要工具，详细介绍了硬件资源和功能，有助于实现高效、可靠的嵌入式系统设计。对于深入理解MC9S12XS系列的工作原理、配置和编程，这份手册是必不可少的。同时，由于涉及到CPU的部分需要参考其他文档，使用者需要结合CPU12XV1的相关信息来获得完整的MC9S12XS128系统知识。

S12XS Family Reference Manual, Rev. 1.09

16 Freescale Semiconductor

19.1.1 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556

19.1.2 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557

19.1.3 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557

19.2 External Signal Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558

19.3 Memory Map and Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558

19.3.1 Module Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559

19.3.2 Register Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562

19.4 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583

19.4.1 Flash Command Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583

19.4.2 Flash Command Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588

19.4.3 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601

19.4.4 Wait Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602

19.4.5 Stop Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602

19.5 Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602

19.5.1 Unsecuring the MCU using Backdoor Key Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602

19.5.2 Unsecuring the MCU in Special Single Chip Mode using BDM . . . . . . . . . . . . . . . . . 603

19.5.3 Mode and Security Effects on Flash Command Availability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604

19.6 Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604

Chapter 20

64 KByte Flash Module (S12XFTMR64K1V1)

20.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605

20.1.1 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606

20.1.2 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607

20.1.3 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608

20.2 External Signal Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608

20.3 Memory Map and Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609

20.3.1 Module Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609

20.3.2 Register Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613

20.4 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633

20.4.1 Flash Command Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633

20.4.2 Flash Command Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638

20.4.3 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 651

20.4.4 Wait Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 652

20.4.5 Stop Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 652

20.5 Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 652

20.5.1 Unsecuring the MCU using Backdoor Key Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653

20.5.2 Unsecuring the MCU in Special Single Chip Mode using BDM . . . . . . . . . . . . . . . . . 653

20.5.3 Mode and Security Effects on Flash Command Availability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 654

20.6 Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 654

Appendix A

Electrical Characteristics

A.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655

S12XS Family Reference Manual, Rev. 1.09

Freescale Semiconductor 17

A.1.1 Parameter Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655

A.1.2 Power Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655

A.1.3 Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656

A.1.4 Current Injection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 657

A.1.5 Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 657

A.1.6 ESD Protection and Latch-up Immunity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 658

A.1.7 Operating Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 659

A.1.8 Power Dissipation and Thermal Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 660

A.1.9 I/O Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664

A.1.10 Supply Currents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 667

A.2 ATD Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671

A.2.1 ATD Operating Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671

A.2.2 Factors Influencing Accuracy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671

A.2.3 ATD Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 673

A.3 NVM, Flash. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677

A.3.1 Timing Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677

A.3.2 NVM Reliability Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 681

A.4 Voltage Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 683

A.5 Output Loads. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684

A.5.1 Resistive Loads. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684

A.5.2 Capacitive Loads. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684

A.5.3 Chip Power-up and Voltage Drops. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684

A.6 Reset, Oscillator and PLL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686

A.6.1 Startup. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686

A.6.2 Oscillator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 688

A.6.3 Phase Locked Loop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689

A.7 MSCAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691

A.8 SPI Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692

A.8.1 Master Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692

A.8.2 Slave Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 694

Appendix B

Package Information

B.1 112-pin LQFP Mechanical Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 697

B.2 80-Pin QFP Mechanical Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 700

B.3 64-Pin LQFP Mechanical Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703

Appendix C

PCB Layout Guidelines

C.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 706

C.1.1 112-Pin LQFP Recommended PCB Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 707

C.1.2 80-Pin QFP Recommended PCB Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 708

C.1.3 64-Pin LQFP Recommended PCB Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 709

S12XS Family Reference Manual, Rev. 1.09

Freescale Semiconductor 19

Chapter 1

Device Overview S12XS Family

1.1 Introduction

The new S12XS family of 16-bit micro controllers is a compatible, reduced version of the S12XE family.

These families provide an easy approach to develop common platforms from low-end to high-end

applications, minimizing the redesign of software and hardware.

Targeted at generic automotive applications and CAN nodes, some typical examples of these applications

are: Body Controllers, Occupant Detection, Door Modules, RKE Receivers, Smart Actuators, Lighting

Modules and Smart Junction Boxes amongst many others.

The S12XS family retains many of the features of the S12XE family including Error Correction Code

(ECC) on Flash memory, a separate Data-Flash Module for code or data storage, a Frequency Modulated

Locked Loop (IPLL) that improves the EMC performance and a fast ATD converter.

S12XS family delivers 32-bit performance with all the advantages and efﬁciencies of a 16-bit MCU while

retaining the low cost, power consumption, EMC and code-size efﬁciency advantages currently enjoyed

by users of Freescale’s existing 16-bit S12 and S12X MCU families. Like members of other S12X

families, the S12XS family runs 16-bit wide accesses without wait states for all peripherals and memories.

The S12XS family is available in 112-pin LQFP, 80-pin QFP, 64-pin LQFP package options and maintains

a high level of pin compatibility with the S12XE family. In addition to the I/O ports available in each

module, up to 18 further I/O ports are available with interrupt capability allowing Wake-Up from stop or

wait modes.

The peripheral set includes MSCAN, SPI, two SCIs, an 8-channel 24-bit periodic interrupt timer, 8-

channel 16-bit Timer, 8-channel PWM and up to 16- channel 12-bit ATD converter.

Software controlled peripheral-to-port routing enables access to a ﬂexible mix of the peripheral modules

in the lower pin count package options.

1.1.1 Features

Features of the S12XS Family are listed here. Please see Table D-1 for memory options and Table D-2 for

the peripheral features that are available on the different family members.

• 16-bit CPU12X

— Upward compatible with S12 instruction set with the exception of ﬁve Fuzzy instructions

(MEM, WAV, WAVR, REV, REVW) which have been removed

— Enhanced indexed addressing

— Access to large data segments independent of PPAGE

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