MC9S12XS256
Reference Manual
Covers MC9S12XS Family
MC9S12XS256
MC9S12XS128
MC9S12XS64
HCS12
Microcontrollers
MC9S12XS256RMV1
Rev. 1.09
09/2009
freescale.com
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This document contains information for the complete S12XS Family and thus includes a set of separate
flash (FTMR) module sections to cover the whole family. A full list of family members and options is
included in the appendices.
This document contains information for all constituent modules, with the exception of the CPU. For CPU
information please refer to CPU12XV1 in the CPU12/CPU12X Reference Manual.
Revision History
Date
March, 2009
Revision
Level
1.07
Description
Corrected pin name in 112LQPF pinout
Updated XMMC, MSCAN, PIM sections
Removed all KGD references
Corrected Detailed Register Map (FERSTAT)
Corrected statement on VDDA/VDDX protection diodes
Updated
Chapter 8 S12XE Clocks and Reset Generator (S12XECRGV1)
Updated
Chapter 14 Serial Communication Interface (S12SCIV5)
Updated
Chapter 16 Timer Module (TIM16B8CV2) Block Description
Updated
Chapter 18 256 KByte Flash Module (S12XFTMR256K1V1)
Updated
Chapter 19 128 KByte Flash Module (S12XFTMR128K1V1)
Updated
Chapter 20 64 KByte Flash Module (S12XFTMR64K1V1)
May, 2009
1.08
September,
2009
1.09
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
Appendix A
Appendix B
Appendix C
Appendix D
Appendix E
Appendix F
Device Overview S12XS Family . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Port Integration Module (S12XSPIMV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
Memory Mapping Control (S12XMMCV4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125
Interrupt (S12XINTV2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149
Background Debug Module (S12XBDMV2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165
S12X Debug (S12XDBGV3) Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191
Security (S12XS9SECV2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .227
S12XE Clocks and Reset Generator (S12XECRGV1) . . . . . . . . . . . . . . .233
Pierce Oscillator (S12XOSCLCPV2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .263
Analog-to-Digital Converter (ADC12B16CV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .267
Freescale’s Scalable Controller Area Network (S12MSCANV3) . . . . . .293
Periodic Interrupt Timer (S12PIT24B4CV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .347
Pulse-Width Modulator (S12PWM8B8CV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .363
Serial Communication Interface (S12SCIV5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .395
Serial Peripheral Interface (S12SPIV5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .433
Timer Module (TIM16B8CV2) Block Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . .459
Voltage Regulator (S12VREGL3V3V1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .487
256 KByte Flash Module (S12XFTMR256K1V1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . .505
128 KByte Flash Module (S12XFTMR128K1V1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . .555
64 KByte Flash Module (S12XFTMR64K1V1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .605
Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .655
Package Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .696
PCB Layout Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .706
Derivative Differences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .710
Detailed Register Address Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .711
Ordering Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .733
S12XS Family Reference Manual, Rev. 1.09
Freescale Semiconductor
3
S12XS Family Reference Manual, Rev. 1.09
4
Freescale Semiconductor
Chapter 1
Device Overview S12XS Family
1.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.1 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.2 Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.1.3 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.1.4 Device Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.1.5 Address Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.1.6 Detailed Register Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.1.7 Part ID Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Signal Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2.1 Device Pinout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2.2 Pin Assignment Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
1.2.3 Detailed Signal Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
1.2.4 Power Supply Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
System Clock Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
1.4.1 Chip Configuration Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
1.4.2 Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
1.4.3 Freeze Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Resets and Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
1.6.1 Resets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
1.6.2 Vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
1.6.3 Effects of Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
ATD0 Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
1.7.1 External Trigger Input Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
1.7.2 ATD0 Channel[17] Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
VREG Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
1.8.1 Temperature Sensor Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Oscillator Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
Chapter 2
Port Integration Module (S12XSPIMV1)
2.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.1.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.1.2 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
External Signal Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Memory Map and Register Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.3.1 Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
S12XS Family Reference Manual, Rev. 1.09
Freescale Semiconductor
5
2.2
2.3