1 概 述
美國Freescale公司在推出S12D系列16位單片機后，再次推出了功能更強大的S12XD系列16位單片機。其中，包括MC9S12XD64、MC9S12XDP512、MC3S12XDT256、MC3S12XDG128等。

在處理多任務技術方面，S12XD系列相對16位的S12D系列更具優勢，其表現像32位機一樣。S12XD系列仍然保持著原來頗受歡迎的16位S12D系列MCU的低價格、低功耗、卓越的EMC和有效編碼長度的優勢。

S12XD系列的主要特點是增加了XGATE協處理器。具體來講，XGATE其實就是一個可用C語言編程的，擁有最優化的數據傳輸、邏輯以及位操作指令的指令系統。由于在外部模塊、RAM和I／O口之間提供了一個高速數據傳輸通道，其工作頻率可達到S12D系列的CPU下載總線頻率的2倍。在CPU進行多總線加載數據傳輸時執行一個中斷處理加載的情況下，XGATE就會表現出其優勢。

2 XGATE的總體功能及主要特性

2.1 XGATE的總體功能

當前對許多嵌入式系統的一個挑戰是在非常短的運行時間內同時執行一系列的重要任務。直接存儲器存取模塊(DMA)提供的解決方案是，通過硬件控制使數據利用中斷源來自動地讀或寫。但是，這種方案中在等候下個中斷到來之前通常DMA只執行讀或寫指令，其功能就會被限制。在嵌入式系統中，這樣的中斷事件經常會介入其他的邏輯處理。譬如在把數據移動到最終目的地之前，要介入確認信號或對數據進行修正的處理。因而，一個以DMA支持的中斷經常只能做一部分工作，CPU會被預留出一部分來通過中斷主程序來完成這些任務。這樣，中斷處理就使CPU在其他功能的表現方面減弱了。另外，還要有精確的時間要求來保證在系統正常運行的同時來處理復雜的應用程序。

XGATE就是為了提高應用反應速度和減少主CPU的中斷負荷而產生的，通過中斷程序的執行以達到與CPU同時運行的目的。那么XGATE可以用來做什么呢?XGATE被定位于快速中斷處理，可以減少CPU進行中斷處理的負荷。

多數嵌入式應用都要求許多中斷程序來處理簡單的功能，處理器經常以高速率執行任務。通常這些是與接口功能相聯系的，如調速控制器控制反饋及系統與其他部分的通信。XGATE就是用來幫助CPU處理這些事件的。

XGATE的一個重要的特點就是它的設置雖然非常簡單，但卻允許開發復雜程序。XGATE優于一個智能的DMA控制器，因為它提供一個復雜I／O處理的能力。當XGATE與CPU12X核一起使用時，有一些限制需要考慮，但是不會對XGATE所設計的功能產生影響。

XGATE為應用提供了更高級別的中斷，通過分擔一些服務程序來縮短CPU的工作時間和進程。

2.2 XGATE的主要特性

◆XGATE是一個協處理器，它可以像主CPU一樣進入并且控制外圍設備；

◆從中斷出來后的反應時間短；

◆在進入同一個存儲空間前，XGATE要等待主CPU釋放這一空間的所有存儲器；

◆當用于較短程序時，XGATE可以提供最好的應用方式；

◆XGATE只在運行時消耗電源；

◆XGATE可以實現完成多數通常在主CPU上的功能或者程序，與以前的S12D CPU比較，具有更為強大的處理數據能力。

XGATE很靈活，使用者可以通過這個低功耗的雙核處理器為開發創造新的環境。

2.3 XGATE與主CPU的關系

中斷控制器硬件產生的中斷可以選擇由XGATE或者S12XD CPU來處理。XGATE處理的任何中斷都會減輕主CPU的中斷負荷，并且XGATE完全有能力來處理整個中斷。

從圖1中可以看到，一個開關中斷信號可以指向XGATE或者CPU。如果指向XGATE，它就會執行所要求的程序；當程序完成后，等候下個請求。還能看到有的寄存器可以使XGATE指向一個特殊的中斷，并且中斷優先權的等級被設置到7個級別當中的一個。如果有2個中斷請求同時產生，則處理器就會根據中斷級別的高低來判斷，最高最重要的中斷首先執行。這些中斷等級在S12XD CPU和XGATE中是相同的。

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