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商品簡介
本書是作者根據多年的實際開發經驗，在英飛凌科技公司有關數據手冊的基礎上編寫而成，以幫助讀者快速進入實際設計流程進行開發實踐。本書詳細介紹16位/32位微控制器XC2000家族的工作原理及其使用方法；以XC2200N系列微控制器為例設計了滿足實際工程開發的最小硬件系統，并給出永磁無刷直流電機的應用例程；同時，從工程開發的角度，介紹汽車嵌入式實時控制系統的開發方法、流程和工具。
作者簡介
程夕明，2004至今，北京理工大學機械與車輛學院。科研方向：電動汽車驅動系統設計、仿真與控制；電動汽車電源管理系統。教學工作：功率電子學原理與設計技術。
名人/編輯推薦
《汽車嵌入式微控制器原理及應用:英飛凌XC2000家族MCU》是作者根據多年的實際開發經驗，在英飛凌科技公司有關數據手冊的基礎上編寫而成，以幫助讀者快速進入實際設計流程進行開發實踐。
序
前 言
近年來，中國汽車行業蓬勃發展，中國汽車電子市場隨著中國汽車產業一起進入快速發展時期。巨大的市場需求導致對于熟悉汽車電子核心元器件，尤其是汽車的電子控制單元（ECU）的人才需求日益提高。在汽車電子化和電氣化的發展浪潮中，汽車的電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）是汽車控制的核心部件，最早應用于發動機控制和傳動控制，目前在底盤系統、車身系統、安全系統、信息娛樂系統中得到廣泛應用，極大地改善了汽車的節能性、環保性和安全性。微控制器是ECU的“大腦”，汽車級微控制器在氣候和振動等方面的測試必須滿足復雜的車載環境，保證汽車一致的安全性、可靠性、耐久性和零部件供應可持續性。
英飛凌科技是世界前10名的半導體公司，是第一大汽車級半導體供應商，在發動機控制、變速器控制、電動汽車驅動電機控制等領域的汽車微控制器份額保持領先地位。16位/32位微控制器XC2000家族系列產品是英飛凌科技公司的重點發展產品，嵌入了DSP硬件運算功能，不僅在傳統汽車電子的底盤控制、車身控制和安全控制上得到廣泛應用，而且完全適用于電動汽車的驅動電機控制、充電機控制、DC/DC控制。
目前，中國的汽車市場龐大，自主創新產品不斷涌現，汽車電子人才需求旺盛，對汽車電子的先進產品有迫切需求。本書全面介紹了16位/32位微控制器XC2000家族產品的性能特點、組織架構、工作原理和使用方法，并以XC2200N系列產品為例說明XC2000家族微控制器產品應用的設計方法和開發工具鏈。XC2000家族微控制器集成了頗具汽車功能特色的外設模塊，如數據保護、SCU、ADC、USIC、GPT、CAPCOM、MultiCAN等，這些外設模塊的功能寄存器配置與汽車零部件功能的實現緊密聯系。
本書結構
第1章 緒論。介紹16位/32位英飛凌微控制器XC2000家族產品的類型、特點及應用領域，此外還介紹了32位英飛凌TriCoreTM系列的特性。
第2章 系統架構和中央處理單元。介紹了XC2000家族微控制器的體系結構、CPU和DSP數據處理單元MAC，描述了它們的功能寄存器。
第3章 存儲器組織與保護。詳細介紹了XC2000家族微控制器的數據/代碼存儲方式及其功能寄存器、數據保護、外部總線及其接口控制。
第4章 系統中斷與事件控制。介紹了XC2000家族微控制器的中斷類型、結構與過程，詳細描述了中斷與事件控制的寄存器。
第5章 系統控制單元。包括系統的時鐘產生、復位、定時、外設模式控制和外部請求控制等功能，詳細描述了系統控制寄存器的功能。
第6章 輸入輸出端口、系統調試與啟動配置。介紹通用輸入輸出端口（GPIO）及其寄存器和片上調試系統（OCDS），詳細描述了XC2000家族微控制器的啟動的軟硬件配置和引導程序加載方法。
第7章 實時時鐘。介紹了RTC模塊的基本功能及其功能寄存器，描述了日歷設置方法。
第8章 通用定時器。介紹了GPT1和GPT2兩個定時模塊的基本工作原理及其功能寄存器，它們完全能夠滿足微控制器進行對象的準確計數和定時要求。
第9章 模數轉換器。詳細介紹了適應車載控制需求的ADC的結構和功能，主要包括掃描、中斷、觸發和結果轉換控制。
第10章 捕獲與比較單元2。介紹了CAPCOM2的功能結構、工作原理及其寄存器操作，靈活設置對外部事件的捕獲或者定時觸發，完全能夠滿足精確定時以及PWM功能的實現。
第11章 捕獲與比較單元6。該模塊CAPCOM6輕松實現三相交流電機控制所需的PWM功能。
第12章 通用串行接口。介紹了通用串行接口（USIC）的結構和功能，靈活設置配置寄存器，實現異步串行通道（UART）、同步串行通道（SPI）、I2C總線等的協議和接口。
第13章 局域網控制器（MultiCAN）。介紹了MultiCAN模塊的特性、結構和功能，詳細描述了滿足高速CAN和低速CAN的寄存器操作。
第14章 匯編指令系統。簡要敘述了XC2000家族微控制器的尋址模式、數據類型和匯編指令。
第15章 最小系統的硬件設計。以XC2238N為例介紹了XC2000家族微控制器的最小系統設計方法，主要包括電源電路、復位電路、晶體振蕩電路、啟動配置電路和調試接口。
第16章 嵌入式C程序開發方法。介紹了XC2000家族微控制器的開發流程和方法，重點描述了數字影院虛擬工程師（DAvE）和集成開發環境（IDE）的下載、安裝與應用。
第17章 嵌入式C語言代碼設計。重點描述了集成開發環境TASKING的數據類型和變量、存儲器/函數的使用規則、修飾符/預處理命令及工程的創建，并介紹了汽車嵌入式實時系統的C語言MISRA規則。
第18章 汽車嵌入式實時系統應用。基于XC2265N微控制器產品，通過DAvE軟件對XC2000家族微控制器的GPT模塊、MultiCAN模塊、ADC模塊、USIC模塊和CCU6模塊進行底層代碼的配置，并給出了應用示例。
本書特色
基于英飛凌科技公司的有關數據手冊，結合編者的汽車嵌入式實時系統設計開發經驗，闡述了16位/32位微控制器XC2000家族的工作原理及其使用方法，并且以XC2200N系列微控制器（XC2238N）為例設計了滿足實際工程開發的最小硬件系統，同時應用EASYKIT XC2265N開發板給出了永磁無刷直流電機的應用例程。另外，從工程開發的角度，介紹了汽車嵌入式實時控制系統的開發方法、流程和工具，以幫助讀者快速進入實際的設計流程和開發實踐。
致謝
本書編寫過程中獲得北京理工大學——英飛凌首選合作伙伴項目的支持，獲得了英飛凌科技中國公司的蘇莉女士、陳騏先生、周皓女士、張曉娟女士等的大力支持和幫助，獲得了北京理工大學電動汽車國家工程實驗室王志福老師的協助，同時還得到了北京乾勤科技發展有限公司王冬先生的幫助。編著者在此表示衷心感謝。
由于編著者學識有限，書中難免疏漏和錯誤之處，殷切希望研讀本書的讀者批評指正。
有關英飛凌微控制器開發的更詳細和完整的資料，讀者可以從以下網頁上獲取。
編著者
2013年9月
近年來，中國汽車行業蓬勃發展，中國汽車電子市場隨著中國汽車產業一起進入快速發展時期。巨大的市場需求導致對于熟悉汽車電子核心元器件，尤其是汽車的電子控制單元（ECU）的人才需求日益提高。在汽車電子化和電氣化的發展浪潮中，汽車的電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）是汽車控制的核心部件，最早應用于發動機控制和傳動控制，目前在底盤系統、車身系統、安全系統、信息娛樂系統中得到廣泛應用，極大地改善了汽車的節能性、環保性和安全性。微控制器是ECU的“大腦”，汽車級微控制器在氣候和振動等方面的測試必須滿足復雜的車載環境，保證汽車一致的安全性、可靠性、耐久性和零部件供應可持續性。
英飛凌科技是世界前10名的半導體公司，是第一大汽車級半導體供應商，在發動機控制、變速器控制、電動汽車驅動電機控制等領域的汽車微控制器份額保持領先地位。16位/32位微控制器XC2000家族系列產品是英飛凌科技公司的重點發展產品，嵌入了DSP硬件運算功能，不僅在傳統汽車電子的底盤控制、車身控制和安全控制上得到廣泛應用，而且完全適用于電動汽車的驅動電機控制、充電機控制、DC/DC控制。
目前，中國的汽車市場龐大，自主創新產品不斷涌現，汽車電子人才需求旺盛，對汽車電子的先進產品有迫切需求。本書全面介紹了16位/32位微控制器XC2000家族產品的性能特點、組織架構、工作原理和使用方法，并以XC2200N系列產品為例說明XC2000家族微控制器產品應用的設計方法和開發工具鏈。XC2000家族微控制器集成了頗具汽車功能特色的外設模塊，如數據保護、SCU、ADC、USIC、GPT、CAPCOM、MultiCAN等，這些外設模塊的功能寄存器配置與汽車零部件功能的實現緊密聯系。
本書結構
第1章 緒論。介紹16位/32位英飛凌微控制器XC2000家族產品的類型、特點及應用領域，此外還介紹了32位英飛凌TriCoreTM系列的特性。
第2章 系統架構和中央處理單元。介紹了XC2000家族微控制器的體系結構、CPU和DSP數據處理單元MAC，描述了它們的功能寄存器。
第3章 存儲器組織與保護。詳細介紹了XC2000家族微控制器的數據/代碼存儲方式及其功能寄存器、數據保護、外部總線及其接口控制。
第4章 系統中斷與事件控制。介紹了XC2000家族微控制器的中斷類型、結構與過程，詳細描述了中斷與事件控制的寄存器。
第5章 系統控制單元。包括系統的時鐘產生、復位、定時、外設模式控制和外部請求控制等功能，詳細描述了系統控制寄存器的功能。
第6章 輸入輸出端口、系統調試與啟動配置。介紹通用輸入輸出端口（GPIO）及其寄存器和片上調試系統（OCDS），詳細描述了XC2000家族微控制器的啟動的軟硬件配置和引導程序加載方法。
第7章 實時時鐘。介紹了RTC模塊的基本功能及其功能寄存器，描述了日歷設置方法。
第8章 通用定時器。介紹了GPT1和GPT2兩個定時模塊的基本工作原理及其功能寄存器，它們完全能夠滿足微控制器進行對象的準確計數和定時要求。
第9章 模數轉換器。詳細介紹了適應車載控制需求的ADC的結構和功能，主要包括掃描、中斷、觸發和結果轉換控制。
第10章 捕獲與比較單元2。介紹了CAPCOM2的功能結構、工作原理及其寄存器操作，靈活設置對外部事件的捕獲或者定時觸發，完全能夠滿足精確定時以及PWM功能的實現。
第11章 捕獲與比較單元6。該模塊CAPCOM6輕松實現三相交流電機控制所需的PWM功能。
第12章 通用串行接口。介紹了通用串行接口（USIC）的結構和功能，靈活設置配置寄存器，實現異步串行通道（UART）、同步串行通道（SPI）、I2C總線等的協議和接口。
第13章 局域網控制器（MultiCAN）。介紹了MultiCAN模塊的特性、結構和功能，詳細描述了滿足高速CAN和低速CAN的寄存器操作。
第14章 匯編指令系統。簡要敘述了XC2000家族微控制器的尋址模式、數據類型和匯編指令。
第15章 最小系統的硬件設計。以XC2238N為例介紹了XC2000家族微控制器的最小系統設計方法，主要包括電源電路、復位電路、晶體振蕩電路、啟動配置電路和調試接口。
第16章 嵌入式C程序開發方法。介紹了XC2000家族微控制器的開發流程和方法，重點描述了數字影院虛擬工程師（DAvE）和集成開發環境（IDE）的下載、安裝與應用。
第17章 嵌入式C語言代碼設計。重點描述了集成開發環境TASKING的數據類型和變量、存儲器/函數的使用規則、修飾符/預處理命令及工程的創建，并介紹了汽車嵌入式實時系統的C語言MISRA規則。
第18章 汽車嵌入式實時系統應用。基于XC2265N微控制器產品，通過DAvE軟件對XC2000家族微控制器的GPT模塊、MultiCAN模塊、ADC模塊、USIC模塊和CCU6模塊進行底層代碼的配置，并給出了應用示例。
本書特色
基于英飛凌科技公司的有關數據手冊，結合編者的汽車嵌入式實時系統設計開發經驗，闡述了16位/32位微控制器XC2000家族的工作原理及其使用方法，并且以XC2200N系列微控制器（XC2238N）為例設計了滿足實際工程開發的最小硬件系統，同時應用EASYKIT XC2265N開發板給出了永磁無刷直流電機的應用例程。另外，從工程開發的角度，介紹了汽車嵌入式實時控制系統的開發方法、流程和工具，以幫助讀者快速進入實際的設計流程和開發實踐。
致謝
本書編寫過程中獲得北京理工大學——英飛凌首選合作伙伴項目的支持，獲得了英飛凌科技中國公司的蘇莉女士、陳騏先生、周皓女士、張曉娟女士等的大力支持和幫助，獲得了北京理工大學電動汽車國家工程實驗室王志福老師的協助，同時還得到了北京乾勤科技發展有限公司王冬先生的幫助。編著者在此表示衷心感謝。
由于編著者學識有限，書中難免疏漏和錯誤之處，殷切希望研讀本書的讀者批評指正。
有關英飛凌微控制器開發的更詳細和完整的資料，讀者可以從以下網頁上獲取。
編著者
2013年9月
目次
第1章緒論1
1.1英飛凌嵌入式微控制器的類型1
1.2英飛凌XC2000家族汽車嵌入式微控制器的主要特點及應用領域2
1.2.1基本特性2
1.2.2功能延展性4
1.2.3開發工具6
1.2.4應用領域7
1.3英飛凌TriCoreTM系列汽車嵌入式微控制器的特性簡介12
1.3.1TriCoreTMTC1.6內核13
1.3.2外設控制處理器（PCP2）14
1.3.3存儲器及其保護14
1.3.4一般外設模塊14
1.3.5新型外設模塊15
第2章系統架構和中央處理單元17
2.1體系結構17
2.1.1系統架構17
2.1.2系統內核18
2.1.3資源接口18
2.2中央處理單元CPU19
2.2.1CPU組成19
2.2.2標準特殊功能寄存器CSFR21
2.2.3通用寄存器GPR及其使用30
2.2.4指令讀取與流水線處理32
2.2.5標準數據處理33
2.3DSP數據處理單元MAC36
2.3.1MAC單元概述36
2.3.2MAC單元的功能模塊37
2.3.3MAC單元狀態字MSW38
第3章存儲器組織與保護40
3.1存儲器概述40
3.2數據及代碼的存儲方式41
3.2.1寄存器區41
3.2.2SFR區42
3.2.3全局GPR組區42
3.2.4IMB寄存器區43
3.2.5PEC指針43
3.3I/O區43
3.4數據存儲區44
3.4.1DRPAM44
3.4.2DSRAM44
3.4.3數據保持存儲器44
3.4.4系統堆棧44
3.5內部程序存儲器區45
3.5.1PSRAM45
3.5.2非易失性程序存儲器（Flash/ROM）46
3.5.3Flash程序存儲器46
3.6外部存儲空間及其接口控制49
3.6.1外部存儲器概述49
3.6.2外部總線控制器49
3.6.3外部總線訪問接口50
3.6.4地址窗50
3.6.5LxBUS訪問52
3.6.6EBC的關閉52
3.6.7存儲器邊界越界52
3.7存儲器保護與校驗53
3.7.1存儲器的數據保護53
3.7.2存儲器的數據校驗54
3.7.3RAM保護54
3.7.4寄存器保護55
3.8存儲器寄存器55
3.8.1IMB寄存器55
3.8.2SBRAM寄存器61
第4章系統中斷與事件控制66
4.1中斷類型與結構66
4.1.1中斷系統的類型66
4.1.2中斷系統的結構66
4.2中斷與事件寄存器67
4.2.1中斷控制寄存器67
4.2.2PEC寄存器70
4.3中斷仲裁72
4.4中斷控制73
4.4.1中斷優先級與組優先級74
4.4.2全局中斷控制功能74
4.4.3中斷類管理75
4.4.4中斷向量表75
4.4.5快速中斷75
4.4.6CPU狀態保存76
4.4.7CPU上下文切換76
4.4.8軟件強制中斷77
4.4.9硬件強制中斷77
4.5PEC79
4.5.1PEC介紹79
4.5.2PEC源和目的指針80
4.5.3PEC通道控制81
4.5.4PEC中斷81
4.6外部中斷及OCDS請求82
4.6.1外部中斷82
4.6.2OCDS請求82
第5章系統控制單元83
5.1SCU寄存器83
5.1.1時鐘配置寄存器83
5.1.2PLL寄存器84
5.1.3系統時鐘控制寄存器87
5.1.4STM寄存器89
5.1.5WUT寄存器89
5.1.6復位控制器寄存器90
5.1.7ESR寄存器93
5.1.8電源電壓寄存器96
5.1.9GSC寄存器100
5.1.10啟動寄存器103
5.1.11ERU寄存器103
5.1.12中斷及強制中斷控制寄存器105
5.1.13WDT內核寄存器114
5.1.14存儲器保護寄存器115
5.1.15寄存器保護寄存器119
5.1.16其他寄存器119
5.2時鐘產生122
5.2.1結構與功能122
5.2.2振蕩器輸入123
5.2.3鎖相環124
5.2.4時鐘輸出控制127
5.2.5系統時鐘緊急處理128
5.3定時控制128
5.3.1系統定時器128
5.3.2喚醒定時器128
5.3.3看門狗定時器129
5.4電源管理131
5.4.1電源域131
5.4.2電源電壓及控制功能131
5.4.3電壓看門狗131
5.4.4省電機制132
5.5系統復位132
5.5.1復位架構132
5.5.2復位類型132
5.5.3一般復位操作133
5.5.4復位寄存器134
5.5.5復位請求觸發源134
5.5.6ESR引腳的復位功能134
5.6外設模式控制134
5.6.1GSC控制流135
5.6.2請求源仲裁135
5.6.3命令的使用135
5.6.4掛起控制流135
5.7外部請求控制136
5.7.1概述136
5.7.2輸入連接137
5.7.3功能模塊137
5.7.4觸發組合及其中斷產生138
5.7.5序列檢測及其中斷產生139
5.8SCU中斷139
5.8.1一般中斷139
5.8.2強制中斷140
第6章輸入/輸出端口、系統調試與啟動配置141
6.1通用輸入/輸出端口141
6.1.1GPIO概述141
6.1.2GPIO的寄存器141
6.1.3端口描述144
6.2片上調試系統145
6.2.1OCDS概述145
6.2.2調試接口146
6.3啟動配置和引導程序加載148
6.3.1啟動模式配置與選擇148
6.3.2存儲器啟動模式150
6.3.3引導程序加載150
第7章實時時鐘152
7.1RTC功能描述152
7.2RTC寄存器152
7.2.1RTC控制寄存器152
7.2.2RTC中斷寄存器154
7.2.3RTC計數寄存器及其重載寄存器154
7.3RTC工作原理156
7.3.1概述156
7.3.2時鐘模式156
7.3.3復位狀態156
7.3.4運行控制157
7.3.5RTC中斷157
7.3.648位定時器157
7.3.7RTC定時器校準157
7.3.8RTC寄存器讀寫訪問158
第8章通用定時器159
8.1GPT的基本功能159
8.2GPT的寄存器159
8.2.1GPT控制寄存器159
8.3定時器模塊GPT1的工作原理164
8.3.1GPT1定時器模塊結構與功能描述164
8.3.2運行控制165
8.3.3計數方向控制165
8.3.4定時器T3輸出翻轉鎖存166
8.3.5工作模式166
8.4定時器模塊GPT2的工作原理170
8.4.1GPT2的結構與功能描述170
8.4.2寄存器CAPREL的工作模式171
8.4.3組合捕獲模式173
8.4.4GPT12的中斷控制173
8.5GPT12的時鐘信號控制173
8.5.1GPT1定時器模塊的時鐘信號控制173
8.5.2GPT2定時器模塊的時鐘信號控制174
第9章模數轉換器175
9.1ADC的結構與功能175
9.1.1ADC結構175
9.1.2基本功能176
9.2ADC寄存器177
9.2.1ADC的一般寄存器177
9.2.2ADC的仲裁器寄存器179
9.2.3ADC的通道寄存器180
9.2.1ADC的結果寄存器182
9.2.5ADC的請求源寄存器185
9.2.6隊列寄存器186
9.2.7ADC的附加特性寄存器189
9.3ADC的工作原理191
9.3.1模式控制191
9.3.2模塊激活和省電模式192
9.3.3ADC模塊時鐘193
9.3.4請求源193
9.3.5請求源仲裁器194
9.3.6掃描請求源處理196
9.3.7通道轉換控制199
9.3.8轉換結果處理201
9.3.9ADC事件中斷205
9.3.10外部復用器控制208
9.3.11同步轉換209
9.3.12等間隔采樣210
9.3.13斷線檢測211
第10章捕獲與比較單元2212
10.1CAPCOM2的結構與功能212
10.1.1CAPCOM2的結構212
10.1.2CAPCOM2的基本功能213
10.2CAPCOM2的寄存器213
10.2.1CAPCOM2的控制寄存器213
10.2.2CAPCOM2的中斷控制寄存器216
10.2.3CAPCOM2的數據寄存器216
10.3CAPCOM2的工作原理217
10.3.1比較輸出的時序工作模式217
10.3.2定時器的工作模式217
10.3.3捕獲/比較通道218
10.3.4捕獲模式操作219
10.3.5比較模式操作219
10.3.6雙寄存器比較模式操作223
10.3.7比較輸出信號的產生225
10.3.8單次事件操作225
10.3.9對外部輸入信號的要求226
10.3.10CAPCOM2模塊的中斷226
第11章捕獲與比較單元6227
11.1CCU6的結構與功能227
11.1.1CCU6的結構227
11.1.2CCU6的基本功能228
11.1.3模式控制228
11.2CCU6的寄存器230
11.2.1通用控制寄存器230
11.2.2捕獲/比較控制寄存器231
11.2.3調制功能寄存器235
11.2.4多通道模式輸出映射寄存器237
11.2.5中斷控制/狀態寄存器238
11.2.6T12數據寄存器243
11.2.7T13數據寄存器244
11.3定時器T12的工作原理245
11.3.1結構和功能245
11.3.2工作模式247
11.3.3比較模式輸出路徑253
11.3.4捕獲模式256
11.3.5映射寄存器傳送258
11.4定時器T13的工作原理259
11.4.1結構與功能259
11.4.2計數操作261
11.4.3比較模式262
11.4.4比較模式輸出路徑264
11.4.5映射寄存器傳送265
11.5霍爾傳感器模式265
11.5.1功能描述266
11.5.2霍爾序列評估266
11.5.3霍爾序列比較邏輯267
11.5.4霍爾模式標志位268
11.5.5實現無刷直流電機控制的霍爾模式268
11.6中斷處理269
11.6.1中斷結構269
11.6.2中斷請求源和中斷事件270
第12章通用串行接口271
12.1結構與功能271
12.1.1USIC功能271
12.1.2USIC結構272
12.2USIC的寄存器276
12.2.1模塊寄存器276
12.2.2通道寄存器277
12.2.3波特率發生器寄存器279
12.2.4輸入控制寄存器280
12.2.5傳送控制和狀態寄存器281
12.2.6協議相關寄存器284
12.2.7數據緩存寄存器285
12.2.8FIFO緩存寄存器288
12.3USIC的工作原理295
12.3.1USIC通道的操作295
12.3.2通道事件和中斷296
12.3.3USIC的輸入級298
12.3.4波特率發生器299
12.3.5發送數據通路302
12.3.6接收數據通路305
12.3.7FIFO數據緩存305
12.3.8FIFO緩存事件和中斷309
12.4異步串行通道（UART）及其USIC操作310
12.4.1信號描述310
12.4.2UART幀格式311
12.4.3UART協議寄存器313
12.4.4UART協議的USIC操作315
12.4.5LIN的硬件支持319
12.5同步串行通道（SPI/SSC）及其USIC操作320
12.5.1信號描述320
12.5.2SPI/SSC協議寄存器323
12.5.3SPI/SSC協議的USIC操作325
12.5.4SPI/SSC的主控模式327
12.5.5SPI/SSC的從控模式330
12.5.6SPI/SSC協議事件中斷330
12.6I2C總線協議及其USIC操作331
12.6.1信號描述331
12.6.2幀格式及符號時序332
12.6.3I2C協議寄存器335
12.6.4I2C協議的USIC操作337
12.6.5數據流處理340
12.6.6I2C協議中斷事件342
第13章局域網控制器（MultiCAN）343
13.1結構與功能343
13.1.1MultiCAN特性343
13.1.2模塊結構與頻率控制344
13.1.3模式控制346
13.1.4中斷結構348
13.2MultiCAN的寄存器348
13.2.1寄存器類型及其相對地址348
13.2.2通用模塊控制寄存器350
13.2.3面板命令控制寄存器352
13.2.4模塊設置寄存器353
13.2.5節點寄存器356
13.2.6報文對象寄存器361
13.3MultiCAN模塊的操作368
13.3.1CAN節點控制368
13.3.2報文對象列表結構370
13.3.3CAN節點分析模式373
13.3.4報文后處理接口375
13.3.5報文對象數據處理376
13.3.6報文對象功能380
第14章匯編指令系統385
14.1尋址模式385
14.1.1尋址模式概述385
14.1.2操作數類型385
14.2指令的數據類型及條件碼385
14.2.1數據類型385
14.2.2數字的表示和舍入386
14.2.3條件碼386
14.3匯編指令386
14.3.1指令格式386
14.3.2算術運算指令387
14.3.3邏輯運算指令388
14.3.4比較和循環控制指令388
14.3.5布爾位操作指令388
14.3.6移位指令389
14.3.7數據傳送指令389
14.3.8系統堆棧指令389
14.3.9跳轉指令390
14.3.10子程序調用指令390
14.3.11子程序返回指令390
14.3.12系統控制指令391
14.3.13優化指令391
第15章最小系統的硬件設計392
15.1XC2238N微控制器概述392
15.1.1基本特性392
15.1.2XC2238N的芯片引腳393
15.1.3電氣特性394
15.2電源、復位與時鐘電路設計396
15.2.1電源電路396
15.2.2復位電路397
15.2.3外部振蕩器電路397
15.3調試系統電路接口與配置398
15.3.1JTAG調試接口398
15.3.2DAP調試接口399
15.3.3啟動模式接口電路配置400
15.4SCH和PCB設計概要401
15.4.1XC2238N最小系統原理圖401
15.4.2空引腳處理401
15.4.3電源和晶振PCB布置403
第16章嵌入式C程序開發方法404
16.1開發流程404
16.2數字應用虛擬工程師（DAvE）405
16.2.1DAvE的安裝405
16.2.2DAvE的應用簡介406
16.2.3目標系統掃描409
16.3集成開發環境（IDE）410
16.3.1TASKING編譯器簡介410
16.3.2TASKINGVX—toolset的安裝與應用簡介411
16.3.3KEIL編譯器414
16.4調試器/仿真器414
16.4.1iSYSTEM415
16.4.2LAUTERBACH424
16.4.3其他調試開發工具426
16.5編程工具427
16.5.1Memtool427
16.5.2SMH427
16.5.3Xeltek427
16.5.4HiLo428
第17章嵌入式C語言代碼設計429
17.1數據類型與變量429
17.1.1數據類型429
17.1.2常量與變量430
17.2存儲器的使用規則431
17.2.1存儲器類型修飾符431
17.2.2帶存儲器類型修飾符的指針432
17.2.3存儲器模式432
17.2.4絕對地址的分配433
17.2.5位訪問433
17.3函數的使用規則435
17.3.1函數的調用聲明435
17.3.2函數的返回地址聲明435
17.3.3函數的參數傳遞規則435
17.3.4函數的返回值規則436
17.3.5堆棧的使用436
17.3.6通用寄存器的使用437
17.3.7中斷函數438
17.4修飾符及pragma預處理命令438
17.4.1auto修飾符438
17.4.2static修飾符439
17.4.3register修飾符439
17.4.4extern修飾符439
17.4.5void修飾符440
17.4.6volatile修飾符440
17.4.7pragma預處理命令441
17.5工程442
17.5.1DAvE創建的工程文件結構442
17.5.2TASKINGVX—toolset中生成的工程文件443
17.6汽車嵌入式系統C語言設計的MISRA規則444
17.6.1環境444
17.6.2編程語言擴展444
17.6.3文件444
17.6.4字符集445
17.6.5標識符445
17.6.6類型445
17.6.7常數445
17.6.8聲明和定義445
17.6.9初始化446
17.6.10算術類型轉換446
17.6.11指針類型轉換446
17.6.12表達式446
17.6.13控制語句表達式447
17.6.14控制流程447
17.6.15開關語句448
17.6.16函數448
17.6.17指針和數組448
17.6.18結構和聯合448
17.6.19預處理命令449
17.6.20標準庫449
17.6.21運行時間失敗450
第18章汽車嵌入式實時系統應用451
18.1系統概述451
18.2功能實現452
18.2.1GPT1/CADC/USIC模塊功能452
18.2.2CCU6模塊453
18.3DAvE配置方法454
18.3.1配置GPT1模塊454
18.3.2配置MultiCAN模塊456
18.3.3配置USIC模塊460
18.3.4配置ADC模塊462
18.3.5配置CCU60模塊463
18.3.6配置中斷優先級469
18.4代碼編譯470
18.4.1添加用戶代碼到GPT模塊5ms中斷函數470
18.4.2添加用戶代碼到CAN接收中斷函數470
18.4.3添加用戶代碼到USIC0CH0接收中斷函數470
18.4.4添加用戶代碼到ADC0結果寄存器0中斷函數471
18.4.5添加用戶代碼到CCU60中斷函數471
縮略語473
參考文獻476
1.1英飛凌嵌入式微控制器的類型1
1.2英飛凌XC2000家族汽車嵌入式微控制器的主要特點及應用領域2
1.2.1基本特性2
1.2.2功能延展性4
1.2.3開發工具6
1.2.4應用領域7
1.3英飛凌TriCoreTM系列汽車嵌入式微控制器的特性簡介12
1.3.1TriCoreTMTC1.6內核13
1.3.2外設控制處理器（PCP2）14
1.3.3存儲器及其保護14
1.3.4一般外設模塊14
1.3.5新型外設模塊15
第2章系統架構和中央處理單元17
2.1體系結構17
2.1.1系統架構17
2.1.2系統內核18
2.1.3資源接口18
2.2中央處理單元CPU19
2.2.1CPU組成19
2.2.2標準特殊功能寄存器CSFR21
2.2.3通用寄存器GPR及其使用30
2.2.4指令讀取與流水線處理32
2.2.5標準數據處理33
2.3DSP數據處理單元MAC36
2.3.1MAC單元概述36
2.3.2MAC單元的功能模塊37
2.3.3MAC單元狀態字MSW38
第3章存儲器組織與保護40
3.1存儲器概述40
3.2數據及代碼的存儲方式41
3.2.1寄存器區41
3.2.2SFR區42
3.2.3全局GPR組區42
3.2.4IMB寄存器區43
3.2.5PEC指針43
3.3I/O區43
3.4數據存儲區44
3.4.1DRPAM44
3.4.2DSRAM44
3.4.3數據保持存儲器44
3.4.4系統堆棧44
3.5內部程序存儲器區45
3.5.1PSRAM45
3.5.2非易失性程序存儲器（Flash/ROM）46
3.5.3Flash程序存儲器46
3.6外部存儲空間及其接口控制49
3.6.1外部存儲器概述49
3.6.2外部總線控制器49
3.6.3外部總線訪問接口50
3.6.4地址窗50
3.6.5LxBUS訪問52
3.6.6EBC的關閉52
3.6.7存儲器邊界越界52
3.7存儲器保護與校驗53
3.7.1存儲器的數據保護53
3.7.2存儲器的數據校驗54
3.7.3RAM保護54
3.7.4寄存器保護55
3.8存儲器寄存器55
3.8.1IMB寄存器55
3.8.2SBRAM寄存器61
第4章系統中斷與事件控制66
4.1中斷類型與結構66
4.1.1中斷系統的類型66
4.1.2中斷系統的結構66
4.2中斷與事件寄存器67
4.2.1中斷控制寄存器67
4.2.2PEC寄存器70
4.3中斷仲裁72
4.4中斷控制73
4.4.1中斷優先級與組優先級74
4.4.2全局中斷控制功能74
4.4.3中斷類管理75
4.4.4中斷向量表75
4.4.5快速中斷75
4.4.6CPU狀態保存76
4.4.7CPU上下文切換76
4.4.8軟件強制中斷77
4.4.9硬件強制中斷77
4.5PEC79
4.5.1PEC介紹79
4.5.2PEC源和目的指針80
4.5.3PEC通道控制81
4.5.4PEC中斷81
4.6外部中斷及OCDS請求82
4.6.1外部中斷82
4.6.2OCDS請求82
第5章系統控制單元83
5.1SCU寄存器83
5.1.1時鐘配置寄存器83
5.1.2PLL寄存器84
5.1.3系統時鐘控制寄存器87
5.1.4STM寄存器89
5.1.5WUT寄存器89
5.1.6復位控制器寄存器90
5.1.7ESR寄存器93
5.1.8電源電壓寄存器96
5.1.9GSC寄存器100
5.1.10啟動寄存器103
5.1.11ERU寄存器103
5.1.12中斷及強制中斷控制寄存器105
5.1.13WDT內核寄存器114
5.1.14存儲器保護寄存器115
5.1.15寄存器保護寄存器119
5.1.16其他寄存器119
5.2時鐘產生122
5.2.1結構與功能122
5.2.2振蕩器輸入123
5.2.3鎖相環124
5.2.4時鐘輸出控制127
5.2.5系統時鐘緊急處理128
5.3定時控制128
5.3.1系統定時器128
5.3.2喚醒定時器128
5.3.3看門狗定時器129
5.4電源管理131
5.4.1電源域131
5.4.2電源電壓及控制功能131
5.4.3電壓看門狗131
5.4.4省電機制132
5.5系統復位132
5.5.1復位架構132
5.5.2復位類型132
5.5.3一般復位操作133
5.5.4復位寄存器134
5.5.5復位請求觸發源134
5.5.6ESR引腳的復位功能134
5.6外設模式控制134
5.6.1GSC控制流135
5.6.2請求源仲裁135
5.6.3命令的使用135
5.6.4掛起控制流135
5.7外部請求控制136
5.7.1概述136
5.7.2輸入連接137
5.7.3功能模塊137
5.7.4觸發組合及其中斷產生138
5.7.5序列檢測及其中斷產生139
5.8SCU中斷139
5.8.1一般中斷139
5.8.2強制中斷140
第6章輸入/輸出端口、系統調試與啟動配置141
6.1通用輸入/輸出端口141
6.1.1GPIO概述141
6.1.2GPIO的寄存器141
6.1.3端口描述144
6.2片上調試系統145
6.2.1OCDS概述145
6.2.2調試接口146
6.3啟動配置和引導程序加載148
6.3.1啟動模式配置與選擇148
6.3.2存儲器啟動模式150
6.3.3引導程序加載150
第7章實時時鐘152
7.1RTC功能描述152
7.2RTC寄存器152
7.2.1RTC控制寄存器152
7.2.2RTC中斷寄存器154
7.2.3RTC計數寄存器及其重載寄存器154
7.3RTC工作原理156
7.3.1概述156
7.3.2時鐘模式156
7.3.3復位狀態156
7.3.4運行控制157
7.3.5RTC中斷157
7.3.648位定時器157
7.3.7RTC定時器校準157
7.3.8RTC寄存器讀寫訪問158
第8章通用定時器159
8.1GPT的基本功能159
8.2GPT的寄存器159
8.2.1GPT控制寄存器159
8.3定時器模塊GPT1的工作原理164
8.3.1GPT1定時器模塊結構與功能描述164
8.3.2運行控制165
8.3.3計數方向控制165
8.3.4定時器T3輸出翻轉鎖存166
8.3.5工作模式166
8.4定時器模塊GPT2的工作原理170
8.4.1GPT2的結構與功能描述170
8.4.2寄存器CAPREL的工作模式171
8.4.3組合捕獲模式173
8.4.4GPT12的中斷控制173
8.5GPT12的時鐘信號控制173
8.5.1GPT1定時器模塊的時鐘信號控制173
8.5.2GPT2定時器模塊的時鐘信號控制174
第9章模數轉換器175
9.1ADC的結構與功能175
9.1.1ADC結構175
9.1.2基本功能176
9.2ADC寄存器177
9.2.1ADC的一般寄存器177
9.2.2ADC的仲裁器寄存器179
9.2.3ADC的通道寄存器180
9.2.1ADC的結果寄存器182
9.2.5ADC的請求源寄存器185
9.2.6隊列寄存器186
9.2.7ADC的附加特性寄存器189
9.3ADC的工作原理191
9.3.1模式控制191
9.3.2模塊激活和省電模式192
9.3.3ADC模塊時鐘193
9.3.4請求源193
9.3.5請求源仲裁器194
9.3.6掃描請求源處理196
9.3.7通道轉換控制199
9.3.8轉換結果處理201
9.3.9ADC事件中斷205
9.3.10外部復用器控制208
9.3.11同步轉換209
9.3.12等間隔采樣210
9.3.13斷線檢測211
第10章捕獲與比較單元2212
10.1CAPCOM2的結構與功能212
10.1.1CAPCOM2的結構212
10.1.2CAPCOM2的基本功能213
10.2CAPCOM2的寄存器213
10.2.1CAPCOM2的控制寄存器213
10.2.2CAPCOM2的中斷控制寄存器216
10.2.3CAPCOM2的數據寄存器216
10.3CAPCOM2的工作原理217
10.3.1比較輸出的時序工作模式217
10.3.2定時器的工作模式217
10.3.3捕獲/比較通道218
10.3.4捕獲模式操作219
10.3.5比較模式操作219
10.3.6雙寄存器比較模式操作223
10.3.7比較輸出信號的產生225
10.3.8單次事件操作225
10.3.9對外部輸入信號的要求226
10.3.10CAPCOM2模塊的中斷226
第11章捕獲與比較單元6227
11.1CCU6的結構與功能227
11.1.1CCU6的結構227
11.1.2CCU6的基本功能228
11.1.3模式控制228
11.2CCU6的寄存器230
11.2.1通用控制寄存器230
11.2.2捕獲/比較控制寄存器231
11.2.3調制功能寄存器235
11.2.4多通道模式輸出映射寄存器237
11.2.5中斷控制/狀態寄存器238
11.2.6T12數據寄存器243
11.2.7T13數據寄存器244
11.3定時器T12的工作原理245
11.3.1結構和功能245
11.3.2工作模式247
11.3.3比較模式輸出路徑253
11.3.4捕獲模式256
11.3.5映射寄存器傳送258
11.4定時器T13的工作原理259
11.4.1結構與功能259
11.4.2計數操作261
11.4.3比較模式262
11.4.4比較模式輸出路徑264
11.4.5映射寄存器傳送265
11.5霍爾傳感器模式265
11.5.1功能描述266
11.5.2霍爾序列評估266
11.5.3霍爾序列比較邏輯267
11.5.4霍爾模式標志位268
11.5.5實現無刷直流電機控制的霍爾模式268
11.6中斷處理269
11.6.1中斷結構269
11.6.2中斷請求源和中斷事件270
第12章通用串行接口271
12.1結構與功能271
12.1.1USIC功能271
12.1.2USIC結構272
12.2USIC的寄存器276
12.2.1模塊寄存器276
12.2.2通道寄存器277
12.2.3波特率發生器寄存器279
12.2.4輸入控制寄存器280
12.2.5傳送控制和狀態寄存器281
12.2.6協議相關寄存器284
12.2.7數據緩存寄存器285
12.2.8FIFO緩存寄存器288
12.3USIC的工作原理295
12.3.1USIC通道的操作295
12.3.2通道事件和中斷296
12.3.3USIC的輸入級298
12.3.4波特率發生器299
12.3.5發送數據通路302
12.3.6接收數據通路305
12.3.7FIFO數據緩存305
12.3.8FIFO緩存事件和中斷309
12.4異步串行通道（UART）及其USIC操作310
12.4.1信號描述310
12.4.2UART幀格式311
12.4.3UART協議寄存器313
12.4.4UART協議的USIC操作315
12.4.5LIN的硬件支持319
12.5同步串行通道（SPI/SSC）及其USIC操作320
12.5.1信號描述320
12.5.2SPI/SSC協議寄存器323
12.5.3SPI/SSC協議的USIC操作325
12.5.4SPI/SSC的主控模式327
12.5.5SPI/SSC的從控模式330
12.5.6SPI/SSC協議事件中斷330
12.6I2C總線協議及其USIC操作331
12.6.1信號描述331
12.6.2幀格式及符號時序332
12.6.3I2C協議寄存器335
12.6.4I2C協議的USIC操作337
12.6.5數據流處理340
12.6.6I2C協議中斷事件342
第13章局域網控制器（MultiCAN）343
13.1結構與功能343
13.1.1MultiCAN特性343
13.1.2模塊結構與頻率控制344
13.1.3模式控制346
13.1.4中斷結構348
13.2MultiCAN的寄存器348
13.2.1寄存器類型及其相對地址348
13.2.2通用模塊控制寄存器350
13.2.3面板命令控制寄存器352
13.2.4模塊設置寄存器353
13.2.5節點寄存器356
13.2.6報文對象寄存器361
13.3MultiCAN模塊的操作368
13.3.1CAN節點控制368
13.3.2報文對象列表結構370
13.3.3CAN節點分析模式373
13.3.4報文后處理接口375
13.3.5報文對象數據處理376
13.3.6報文對象功能380
第14章匯編指令系統385
14.1尋址模式385
14.1.1尋址模式概述385
14.1.2操作數類型385
14.2指令的數據類型及條件碼385
14.2.1數據類型385
14.2.2數字的表示和舍入386
14.2.3條件碼386
14.3匯編指令386
14.3.1指令格式386
14.3.2算術運算指令387
14.3.3邏輯運算指令388
14.3.4比較和循環控制指令388
14.3.5布爾位操作指令388
14.3.6移位指令389
14.3.7數據傳送指令389
14.3.8系統堆棧指令389
14.3.9跳轉指令390
14.3.10子程序調用指令390
14.3.11子程序返回指令390
14.3.12系統控制指令391
14.3.13優化指令391
第15章最小系統的硬件設計392
15.1XC2238N微控制器概述392
15.1.1基本特性392
15.1.2XC2238N的芯片引腳393
15.1.3電氣特性394
15.2電源、復位與時鐘電路設計396
15.2.1電源電路396
15.2.2復位電路397
15.2.3外部振蕩器電路397
15.3調試系統電路接口與配置398
15.3.1JTAG調試接口398
15.3.2DAP調試接口399
15.3.3啟動模式接口電路配置400
15.4SCH和PCB設計概要401
15.4.1XC2238N最小系統原理圖401
15.4.2空引腳處理401
15.4.3電源和晶振PCB布置403
第16章嵌入式C程序開發方法404
16.1開發流程404
16.2數字應用虛擬工程師（DAvE）405
16.2.1DAvE的安裝405
16.2.2DAvE的應用簡介406
16.2.3目標系統掃描409
16.3集成開發環境（IDE）410
16.3.1TASKING編譯器簡介410
16.3.2TASKINGVX—toolset的安裝與應用簡介411
16.3.3KEIL編譯器414
16.4調試器/仿真器414
16.4.1iSYSTEM415
16.4.2LAUTERBACH424
16.4.3其他調試開發工具426
16.5編程工具427
16.5.1Memtool427
16.5.2SMH427
16.5.3Xeltek427
16.5.4HiLo428
第17章嵌入式C語言代碼設計429
17.1數據類型與變量429
17.1.1數據類型429
17.1.2常量與變量430
17.2存儲器的使用規則431
17.2.1存儲器類型修飾符431
17.2.2帶存儲器類型修飾符的指針432
17.2.3存儲器模式432
17.2.4絕對地址的分配433
17.2.5位訪問433
17.3函數的使用規則435
17.3.1函數的調用聲明435
17.3.2函數的返回地址聲明435
17.3.3函數的參數傳遞規則435
17.3.4函數的返回值規則436
17.3.5堆棧的使用436
17.3.6通用寄存器的使用437
17.3.7中斷函數438
17.4修飾符及pragma預處理命令438
17.4.1auto修飾符438
17.4.2static修飾符439
17.4.3register修飾符439
17.4.4extern修飾符439
17.4.5void修飾符440
17.4.6volatile修飾符440
17.4.7pragma預處理命令441
17.5工程442
17.5.1DAvE創建的工程文件結構442
17.5.2TASKINGVX—toolset中生成的工程文件443
17.6汽車嵌入式系統C語言設計的MISRA規則444
17.6.1環境444
17.6.2編程語言擴展444
17.6.3文件444
17.6.4字符集445
17.6.5標識符445
17.6.6類型445
17.6.7常數445
17.6.8聲明和定義445
17.6.9初始化446
17.6.10算術類型轉換446
17.6.11指針類型轉換446
17.6.12表達式446
17.6.13控制語句表達式447
17.6.14控制流程447
17.6.15開關語句448
17.6.16函數448
17.6.17指針和數組448
17.6.18結構和聯合448
17.6.19預處理命令449
17.6.20標準庫449
17.6.21運行時間失敗450
第18章汽車嵌入式實時系統應用451
18.1系統概述451
18.2功能實現452
18.2.1GPT1/CADC/USIC模塊功能452
18.2.2CCU6模塊453
18.3DAvE配置方法454
18.3.1配置GPT1模塊454
18.3.2配置MultiCAN模塊456
18.3.3配置USIC模塊460
18.3.4配置ADC模塊462
18.3.5配置CCU60模塊463
18.3.6配置中斷優先級469
18.4代碼編譯470
18.4.1添加用戶代碼到GPT模塊5ms中斷函數470
18.4.2添加用戶代碼到CAN接收中斷函數470
18.4.3添加用戶代碼到USIC0CH0接收中斷函數470
18.4.4添加用戶代碼到ADC0結果寄存器0中斷函數471
18.4.5添加用戶代碼到CCU60中斷函數471
縮略語473
參考文獻476
書摘/試閱
CPU由8個主要的功能單元組成，包括一個取指單元（IFU）、一個插入/異常處理單元、一個指令流水線（IPIP）、一個地址數據單元（ADU）、一個算術邏輯單元（ALU）、一個乘法累加單元（MAC）、一個寄存器文件（RF）和一個回寫緩存（WB），同時CPU內核有眾多用于系統功能和行為控制的標準特殊功能寄存器（CSFR）。以上這些功能單元及CSFR優化集成在一個CPU內核中，保證了CPU發揮最佳的性能和靈活性。
IFU具有高帶寬指令讀取接口和指令先入先出（FIFO）的功能，預測指令流，完全能夠高效率高速實現程序的分支、調用和循環處理。分支檢測單元對指令進行預處理，并對檢測到的分支指令進行分類。
CPU提供了一個矢量中斷系統，在存儲器空間為插入/異常處理、中斷請求處理和硬件故障保留了特定的中斷矢量位置，建立了一個跳轉的中斷矢量地址表。無論中斷請求何時發生，CPU跳轉到與該中斷源對應的中斷矢量位置，執行中斷服務子程序，并確保安全返回堆棧，執行主程序。
IPIP共有7級指令流水線，包括一個2級取指流水線和一個5級指令執行流水線。2級取指流水線接收來自程序存儲器的指令，對指令進行預取和讀取，并存儲到指令FIF0中。5級處理流水線執行來自取指階段的每一條指令，每一條指令依次通過指令處理流水線的5個階段，即解碼、尋址、存儲器操作、執行和回寫。由于經過流水線的每一級至少需要一個時鐘周期，而且取指流水線階段可被旁路，因此任何孤立的指令都至少需要5個時鐘周期才能完成。然而，流水線能并行處理多達5條指令（有分支指令的情況下可以處理6條指令），因此復位之后流水線一旦被填滿，大部分指令看起來都像是在一個時鐘周期內完成的。顯然，流水線提高了一段時間內的指令平均吞吐量。
ADU包含兩個獨立的算術單元：標準地址產生單元（SAGU）和DSP地址產生單元（DAGU），產生、計算和更新數據訪問地址，支持多種復雜的尋址模式，從而避免使用附加指令。SAGU支持對短、長和間接尋址模式進行線性運算，并且支持數據分頁和堆棧處理。DAGU包括一組附加的地址指針和偏移地址寄存器，僅和DSP運算的CoXXX指令一起使用。CPU提供了多種功能強大的用于字、字節和位數據訪問的尋址模式（短、長、間接尋址），且不同的尋址模式使用不同的格式，具有不同的尋址范圍。
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