STM8S系列单片机原理与应用

第1章 基础知识 1 1.1 计算机的基本认识 1 1.1.1 计算机系统的工作过程及其 内部结构 3 1.1.2 指令、指令系统及程序 8 1.2 寻址方式 14 1.3 单片机及其发展概况 14 1.3.1 单片机及其特点 15 1.3.2 单片机技术现状及将来发展趋势 16 习题1 20 第2章 STM8S系列MCU芯片 内部结构 21 2.1 STM8S系列MCU性能概述 21 2.2 STM8S系列MCU内部结构 23 2.2.1 STM8 内核CPU 24 2.2.2 STM8S系列芯片封装与 引脚排列 26 2.3 通用I/O口GPIO (General Purpose I/O Port) 29 2.3.1 I/O引脚结构 30 2.3.2 I/O端口数据寄存器与 控制寄存器 30 2.3.3 输入模式 32 2.3.4 输出模式 32 2.3.5 多重复用引脚的选择 33 2.3.6 I/O引脚初始化特例 33 2.3.7 I/O引脚负载能力 34 2.4 STM8S的电源供电及滤波 35 2.5 复位电路 37 2.5.1 复位状态寄存器RST_SR 38 2.5.2 外部复位电路 39 2.6 时钟电路 40 2.6.1 内部高速RC振荡器时钟源HSI 41 2.6.2 内部低速RC振荡器时钟源LSI 42 2.6.3 外部高速时钟源HSE 42 2.6.4 时钟源切换 43 2.6.5 时钟安全系统(CSS) 45 2.6.6 时钟输出 46 2.6.7 时钟初始化过程及特例 46 习题2 47 第3章 存储器系统及访问 49 3.1 存储器结构 49 3.1.1 随机读写RAM存储区 50 3.1.2 Flash ROM存储区 51 3.1.3 数据EEPROM存储区 52 3.1.4 硬件配置选项区 52 3.1.5 通用I/O端口及外设寄存器区 53 3.1.6 唯一ID号存储区 53 3.2 存储器读写保护与控制寄存器 53 3.2.1 存储器读保护(ROP)选择 53 3.2.2 存储器写保护 53 3.2.3 存储器控制寄存器 54 3.3 Flash ROM存储器IAP编程 56 3.3.1 字节编程 56 3.3.2 字编程 61 3.3.3 块编程 68 习题3 70 第4章 STM8内核CPU指令系统 72 4.1 ST汇编语言格式及其伪指令 72 4.1.1 ST汇编常数表示法 72 4.1.2 ST汇编语言格式 73 4.1.3 ST汇编支持的关系运算符 74 4.1.4 ST汇编伪指令(Pseudoinstruction) 75 4.2 STM8寻址方式 81 4.2.1 立即寻址(Immediate) 81 4.2.2 寄存器寻址 82 4.2.3 直接寻址(Direct) 82 4.2.4 寄存器间接寻址(Indirect) 82 4.2.5 变址寻址(Indexed) 82 4.2.6 以存储单元作间址的间接 寻址方式 83 4.2.7 复合寻址方式 84 4.2.8 相对寻址(Relative) 85 4.2.9 隐含寻址(Inherent) 85 4.2.10 位寻址(Bit) 85 4.3 STM8指令系统 86 4.3.1 数据传送(Load and Transfer)指令 86 4.3.2 算术运算(Arithmetic Operations) 指令 95 4.3.3 增量/减量(Increment/Decrement) 指令 106 4.3.4 逻辑运算(Logical Operations) 指令 108 4.3.5 位操作(Bit Operation)指令 110 4.3.6 移位操作(Shift and Rotates)指令 113 4.3.7 比较(Compare)指令 115 4.3.8 正负或零测试(Tests)指令 116 4.3.9 控制及转移(Jump and Branch) 指令 117 习题4 124 第5章 汇编语言程序设计 126 5.1 STVD开发环境与STM8汇编语言 程序结构 126 5.1.1 在STVD开发环境中创建 工作站文件 126 5.1.2 STVD自动创建项目文件内容 128 5.1.3 完善STVD自动创建的项目 文件内容 131 5.1.4 在项目文件中添加其他文件 135 5.2 STM8汇编程序结构 136 5.2.1 子程序与中断服务程序在 主模块内 136 5.2.2 子程序与中断服务程序在各自 模块内 137 5.2.3 子程序结构 138 5.3 程序基本结构 140 5.3.1 顺序结构 140 5.3.2 循环结构 143 5.3.3 分支程序结构 144 5.4 并行多任务程序结构及实现 149 5.4.1 串行多任务程序结构与并行 多任务程序结构 149 5.4.2 并行多任务程序结构 150 5.5 程序仿真与调试 154 习题5 157 第6章 STM8中断控制系统 159 6.1 CPU与外设通信方式概述 159 6.1.1 查询方式 159 6.1.2 中断通信方式 159 6.2 STM8S中断系统 160 6.2.1 中断源及其优先级 160 6.2.2 中断响应条件与处理过程 164 6.2.3 外中断源及其初始化 165 6.2.4 中断服务程序结构 167 6.2.5 中断服务程序执行时间控制 167 小结 168 习题6 168 第7章 STM8S系列MCU定时器 169 7.1 高级控制定时器TIM1结构 170 7.2 TIM1时基单元 171 7.2.1 16位预分频器TIM1_PSCR 172 7.2.2 16位计数器TIM1_CNTR 172 7.2.3 16位自动装载寄存器 TIM1_ARR 173 7.2.4 计数方式 174 7.2.5 重复计数器TIM1_RCR 177 7.2.6 更新事件(UEV)与更新中断(UIF) 控制逻辑 177 7.3 TIM1时钟及触发控制 178 7.3.1 主时钟触发信号 179 7.3.2 外部时钟模式1 180 7.3.3 外部时钟模式2 182 7.3.4 触发同步 183 7.4 捕获/比较通道 183 7.4.1 输入模块内部结构 184 7.4.2 输入捕获初始化与操作举例 185 7.4.3 输出比较 186 7.4.4 输出比较初始化举例 190 7.5 定时器中断控制 193 7.6 通用定时器TIM2/TIM3 193 7.6.1 通用定时器TIM2/TIM3结构 193 7.6.2 通用定时器时基单元 193 7.6.3 通用定时器输入捕获/输出比较 194 7.6.4 通用定时器TIM2/TIM3 初始化举例 196 7.7 窗口看门狗定时器WWDG 198 7.7.1 窗口看门狗定时器结构及其 溢出时间 198 7.7.2 窗口看门狗定时器初始化 200 7.7.3 在Halt状态下WWDG 定时器的活动 200 7.8 硬件看门狗定时器IWDG 200 7.8.1 硬件看门狗定时器结构 201 7.8.2 硬件看门狗定时器控制与初始化 201 习题7 203 第8章 STM8S MCU串行通信 204 8.1 串行通信的概念 204 8.1.1 串行通信的种类 205 8.1.2 波特率 206 8.1.3 串行通信数据传输方向 206 8.1.4 串行通信接口的种类 207 8.2 UART串行通信接口 207 8.2.1 UART串行通信波特率设置 210 8.2.2 UART串行通信信息帧格式 210 8.2.3 奇偶校验选择 211 8.2.4 数据发送/接收过程 212 8.2.5 多机通信 218 8.2.6 UART同步模式 220 8.2.7 UART串行通信的初始化步骤 222 8.3 RS232C串行接口标准及应用 223 8.3.1 RS232C的引脚功能 223 8.3.2 RS232C串行接口标准中主信道 重要信号的含义 224 8.3.3 电平转换 224 8.3.4 RS232C的连接 225 8.3.5 通信协议及约定 226 8.4 RS422/RS485总线 227 8.4.1 RS422接口标准 228 8.4.2 RS485标准 229 8.4.3 RS422/RS485标准性能指标 229 8.4.4 RS485/RS422标准接口 芯片简介 230 8.4.5 RS485/RS422通信接口 实际电路 231 8.4.6 避免总线冲突方式 232 8.5 串行外设总线接口(SPI) 234 8.5.1 STM8S系列芯片SPI接口 部件结构 235 8.5.2 STM8S系列芯片SPI接口 部件功能 235 8.5.3 STM8S系列芯片SPI接口 部件的初始化 242 习题8 244 第9章 AD转换器(ADC)及其使用 245 9.1 ADC概述 245 9.2 ADC功能选择 246 9.2.1 分辨率与转换精度 246 9.2.2 转换方式选择 247 9.2.3 转换速度设置 250 9.2.4 触发方式 250 9.3 ADC初始化过程举例 250 9.4 提高ADC转换精度与转换的 可靠性 251 9.5 软件滤波 254 9.5.1 算术平均滤波法 254 9.5.2 滑动平均滤波法 254 9.5.3 中值法 255 9.5.4 数字滤波 257 习题9 261 第10章 数字信号输入/输出 ?接口电路 262 10.1 开关信号的输入/输出方式 262 10.2 I/O资源及扩展 264 10.2.1 STM8系统扩展I/O引脚 资源策略 264 10.2.2 利用串入并出及并入串出芯片 扩展I/O口 265 10.2.3 利用MCU扩展I/O 267 10.3 STM8与总线接口设备的连接 269 10.4 简单显示驱动电路 270 10.4.1 发光二极管 270 10.4.2 驱动电路 272 10.4.3 LED发光二极管显示 状态及同步 273 10.5 LED数码管及其显示驱动电路 277 10.5.1 LED数码管 278 10.5.2 LED数码显示器接口电路 279 10.5.3 LED点阵显示器及其接口电路 292 10.6 LCD模块显示驱动电路 297 10.6.1 以T6963C为显示控制芯片的 LCD模块接口及时序 298 10.6.2 T6963C操作命令 300 10.6.3 屏幕像点与显示RAM之间的 对应关系及模块的初始化 306 10.6.4 应用举例 307 10.7 键盘电路 314 10.7.1 按键结构与按键电压波形 314 10.7.2 键盘电路形式 316 10.7.3 键盘按键编码 318 10.7.4 键盘监控方式 319 10.8 光电耦合器件接口电路 337 10.9 单片机与继电器接口电路 339 习题10 341 第11章 STM8S应用系统设计 342 11.1 硬件设计 342 11.1.1 硬件资源分配 344 11.1.2 硬件可靠性设计 345 11.1.3 元器件选择原则 346 11.1.4 印制电路设计原则 347 11.2 软件设计 349 11.2.1 存储器资源分配 349 11.2.2 程序语言及程序结构选择 350 11.3 STM8芯片提供的可靠性功能 350 11.3.1 提高晶振电路的可靠性 351 11.3.2 使用存储器安全机制保护程序 代码不被意外改写 351 11.3.3 硬件看门狗 351 11.4 软件可靠性设计 351 11.4.1 PC“跑飞”及其后果 352 11.4.2 降低PC“跑飞”对系统的 影响 354 11.4.3 PC“跑飞”拦截技术 355 11.4.4 检查并消除STM8指令码中 不需要的关键字节 361 11.4.5 提高信号输入/输出的可靠性 362 11.4.6 选择合适的判别条件提高软件的 可靠性 363 11.4.7 增加芯片硬件自检功能 364 习题11 365 参考文献 366