基于MC9S12XS128的单片机开发板的设计

　　0 引言

　　“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛是以迅速发展的汽车电子为背景，涵盖控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个交叉学科的科技创意性比赛，该项目由大赛组委会统一提供车模，利用指定的微控制器作为核心控制单元，各参赛队伍在此基础上自主进行系统设计，完成智能车的制作，使其能够在专门设计的跑道上自动识别道路，并以最高速度行驶。此项赛事旨在加强大学生的创新意识、团队合作精神和培养学生的创新能力。本文设计了基于MC9S12XS128(飞思卡尔指定芯片)的单片机开发系统，为即将参加此项竞赛的同学提供学习平台。实际应用结果表明，此项开发板的应用大大提高了大学生制作智能车的开发效率。

　　1 系统硬件设计

　　MC9S12XS128单片机开发板由MC9S12XS128单片机最小系统、电源模块、CAN/LIN总线接口、USB转串口、标准异步串行接口、MAX 485通信接口、4×4矩阵键盘键号的识别与显示电路(包括数码管和液晶显示接口)和电机驱动接口组成，系统框图如图1所示。

　　1.1 电源模块设计

　　此开发板上提供2种输出电压，分别为5 V和12 V，输出的12 V电压可以通过LIN总线接口外接，同时提供2种电压输入方式，通过公用一个电源插头给此开发板送入5 V或12 V电压，当输入5 V电压时，开关s，需打到5 V档上，板内芯片ST662将5 V的电压转换为12 V电压，给需要12 V电压的模块供电。当选择使用输入12 V电压给开发板供电时，开关S1需打到12 V档上。此供电系统的原理图如图2所示。

　　1.2 CAN总线与LIN总线设计

　　TJA1041高速CAN收发器通过接头与MC9S12XS128的CAN总线引脚相连。考虑到CAN总线的不常使用，和功耗比较大，所以系统不但设计了这2种总线接口，为了方便又设计了J-CAN-SELECT接头和J-LIN-Selector接头。当使用CAN总线时，用跳线帽把J-CAN-SELECT接头选通，当使用LIN总线时，用跳线帽把J-LIN-SELECT接头选通。CAN总线原理图(LIN总线原理图略)如图3所示。

　　1.3 通信接口设计

　　文中采用单片机与PC机之间的异步通信模式，将单片机看成另外一个PC机，只需3根线：发送线，接收线和固定公地线。由于MC9S12XS 128内部集成有2个串口控制器，可以选用其中一个作为RS 232串口使用，另外一个作为485总线的控制器。单片机内部TTL电平与RS 232信号电平之间的电平转换选用MAXIM公司的MAX 232芯片。串口和485接口原理图如图4所示。

　　其中PS1为对应的单片机上串行控制接口0的发送端，PS0为接口0的接收端。另外为了方便应用，设计了USB转串口电路，原理图如图5所示。由于MC9S12XS128内部只集成有2个SCI控制器，所以USB转串口，串口，LIN，485四种通信接口需要公用2个SCI控制模块：串口与USB转串口公用SCI0，485与LIN公用SCI1。USB协议转换成串口通信协议选用PL2303芯片。