16-Bit Microcontroller

MC9S12C Family MC9S12GC Family Reference Manual www.DataSheet4U.com HCS12 Microcontrollers MC9S12C128 Rev 01.23 05/2007 freescale.com To provide the most up-to-date information, the revision of our documents on the World Wide Web will be the most current. Your printed copy may be an earlier revision. To verify you have the latest information available, refer to: http://freescale.com/ A full list of family members and options is included in the appendices. The following revision history table summarizes changes contained in this document. This document contains information for all constituent modules, with the exception of the S12 CPU. For S12 CPU information please refer to the CPU S12 Reference Manual. Revision History Date June, 2005 July, 2005 Revision Level 01.14 01.15 New Book Removed 16MHz option for 128K, 96K and 64K versions Minor corrections following review Added outstanding flash module descriptions Added EPP package options Corrected and Enhanced recommended PCB layouts Added note to PIM block diagram figure Added PIM rerouting information to 80-pin package diagram Modified LVI levels in electrical parameter section Corrected TSCR2 typo in timer register listing Cleaned up Device Overview Section Added 0M66G to PartID table Added units to MSCAN timing parameter table Corrected missing overbars on pin names Corrected CRGFLG contents in register summary Removed non existing part number options Removed unintended symbol fonts from table A6 Updated ATD section Corrected typos Description Oct, 2005 Dec, 2005 Dec, 2005 Jan, 2006 Mar, 2006 May, 2006 01.16 01.17 01.18 01.19 01.20 01.21 Dec, 2006 01.22 May, 2007 01.23 Chapter 1 Chapter 2 Chapter 3 Chapter 4 Chapter 5 Chapter 6 Chapter 7 Chapter 8 Chapter 9 Chapter 10 Chapter 11 Chapter 12 Chapter 13 Chapter 14 Chapter 15 Chapter 16 Chapter 17 Chapter 18 Chapter 19 Chapter 20 Chapter 21 MC9S12C and MC9S12GC Device Overview (MC9S12C128) . 17 Port Integration Module (PIM9C32) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Module Mapping Control (MMCV4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Multiplexed External Bus Interface (MEBIV3) . . . . . . . . . . . . 129 Interrupt (INTV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Background Debug Module (BDMV4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Debug Module (DBGV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Analog-to-Digital Converter (ATD10B8C) . . . . . . . . . . . . . . . 223 Clocks and Reset Generator (CRGV4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Scalable Controller Area Network (S12MSCANV2) . . . . . . . . 287 Oscillator (OSCV2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Pulse-Width Modulator (PWM8B6CV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 Serial Communications Interface (S12SCIV2) . . . . . . . . . . . . 383 Serial Peripheral Interface (SPIV3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 Timer Module (TIM16B8CV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 Dual Output Voltage Regulator (VREG3V3V2) . . . . . . . . . . . 461 16 Kbyte Flash Module (S12FTS16KV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . 469 32 Kbyte Flash Module (S12FTS32KV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . 507 64 Kbyte Flash Module (S12FTS64KV4) . . . . . . . . . . . . . . . . . 541 96 Kbyte Flash Module (S12FTS96KV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . 579 128 Kbyte Flash Module (S12FTS128K1V1) . . . . . . . . . . . . . . 617 Appendix A Electrical Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 651 Appendix B Emulation Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 683 Appendix C Package Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685 Appendix D Derivative Differences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689 Freescale Semiconductor MC9S12C-Family / MC9S12GC-Family Rev 01.23 3 Appendix E Ordering Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 690 4 MC9S12C-Family / MC9S12GC-Family Rev 01.23 Freescale Semiconductor Chapter 1 MC9S12C and MC9S12GC Device Overview (MC9S12C128) 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.1.1 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.1.2 Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.1.3 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Memory Map and Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.2.1 Device Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.2.2 Detailed Register Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.2.3 Part ID Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Signal Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 1.3.1 Device Pinouts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 1.3.2 Signal Properties Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1.3.3 Pin Initialization for 48- and 52-Pin LQFP Bond Out Versions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 1.3.4 Detailed Signal Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 1.3.5 Power Supply Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 System Clock Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 1.5.1 Chip Configuration Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 1.5.2 Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 1.5.3 Low-Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Resets and Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 1.6.1 Vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 1.6.2 Resets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Device Specific Information and Module Dependencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 1.7.1 PPAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 1.7.2 BDM Alternate Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 1.7.3 Extended Address Range Emulation Implications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 1.7.4 VREGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 1.7.5 VDD1, VDD2, VSS1, VSS2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 1.7.6 Clock Reset Generator And VREG Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 1.7.7 Analog-to-Digital Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 1.7.8 MODRR Register Port T And Port P Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 1.7.9 Port AD Dependency On PIM And ATD Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Recommended Printed Circuit Board Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 Chapter 2 Port Integration Module (PIM9C32) Block Description 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 2.1.1 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Freescale Semiconductor MC9S12C-Family / MC9S12GC-Family Rev 01.23 5 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.1.2 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Signal Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Memory Map and Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 2.3.1 Module Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 2.3.2 Register Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 2.4.1 Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .