9S12A128DGV1/D
4/2002
MC9S12A128
Device Guide
V01.01
Original Release Date: 8 March, 2002
Revised: 17 April, 2002
Motorola, Inc
Motorola reserves the right to make changes without further notice to any products herein to improve reliability, function or
design. Motorola does not assume any liability arising out of the application or use of any product or circuit described herein;
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personal injury or death associated with such unintended or unauthorized use, even if such claim alleges that Motorola was
negligent regarding the design or manufacture of the part.
1
MC9S12A128 Device Guide — V01.01
Revision History
Version Revision Effective
Number
Date
Date
V01.00
8 MAR
2002
8 MAR
2002
Author
Initial release
Description of Changes
Replaced document order number with version except for cover
sheet
Corrected
Table 1-1 Device Memory Map
entries for EEPROM
array and RAM array
V01.01
17 APRIL
2002
12 APRIL
2002
Table A-4 Operating Conditions
— Increased V
DD
to 2.35V
Table A-6 5V I/O Characteristics
— Corrected rating column for
V
OH
and V
OL
and typical value for C
in
Table A-8 ATD Operating Characteristics
— Updated rating
definitions for items 6, 7, and 8 for clarity
For additional information, refer to the MC9S12A128 8-Bit Microcontroller Unit Mask Set Errata
(Motorola document order number, 9S12A128MSE1). The errata can be found on the World Wide Web at:
http://www.motorola.com/semiconductors/
2
MC9S12A128 Device Guide — V01.01
Table of Contents
Section 1 Introduction
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Device Memory Map. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Part ID Assignments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Section 2 Signal Description
2.1
Device Pinout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
2.2
Signal Properties Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3
Detailed Signal Descriptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.1
EXTAL, XTAL — Oscillator Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.2
RESET — External Reset Pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.3
TEST — Test Pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
2.3.4
V
REGEN
— Voltage Regulator Enable Pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
2.3.5
XFC — PLL Loop Filter Pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.6
BKGD / TAGHI / MODC — Background Debug, Tag High, and Mode Pin . . . . . . . . 29
2.3.7
PAD15 / AN15 / ETRIG1 — Port AD Input Pin of ATD1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.8
PAD[14:08] / AN[14:08] — Port AD Input Pins of ATD1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.9
PAD7 / AN07 / ETRIG0 — Port AD Input Pin of ATD0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.10 PAD[06:00] / AN[06:00] — Port AD Input Pins of ATD0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.11 PA[7:0] / ADDR[15:8] / DATA[15:8] — Port A I/O Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.12 PB[7:0] / ADDR[7:0] / DATA[7:0] — Port B I/O Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.13 PE7 / NOACC / XCLKS — Port E I/O Pin 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.14 PE6 / MODB / IPIPE1 — Port E I/O Pin 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
2.3.15 PE5 / MODA / IPIPE0 — Port E I/O Pin 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
2.3.16 PE4 / ECLK — Port E I/O Pin 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.17 PE3 / LSTRB / TAGLO — Port E I/O Pin 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.18 PE2 / R/W — Port E I/O Pin 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.19 PE1 / IRQ — Port E Input Pin 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.20 PE0 / XIRQ — Port E Input Pin 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.21
PH7 / KWH7 — Port H I/O Pin 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3
MC9S12A128 Device Guide — V01.01
2.3.22
2.3.23
2.3.24
2.3.25
2.3.26
2.3.27
2.3.28
2.3.29
2.3.30
2.3.31
2.3.32
2.3.33
2.3.34
2.3.35
2.3.36
2.3.37
2.3.38
2.3.39
2.3.40
2.3.41
2.3.42
2.3.43
2.3.44
2.3.45
2.3.46
2.3.47
2.3.48
2.3.49
2.3.50
2.3.51
2.3.52
2.3.53
2.3.54
2.3.55
2.3.56
2.3.57
PH6 / KWH6 — Port H I/O Pin 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
PH5 / KWH5 — Port H I/O Pin 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
PH4 / KWH4 — Port H I/O Pin 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
PH3 / KWH3 / SS1 — Port H I/O Pin 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
PH2 / KWH2 / SCK1 — Port H I/O Pin 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
PH1 / KWH1 / MOSI1 — Port H I/O Pin 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
PH0 / KWH0 / MISO1 — Port H I/O Pin 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
PJ7 / KWJ7 / SCL — PORT J I/O Pin 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
PJ6 / KWJ6 / SDA — PORT J I/O Pin 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
PJ[1:0] / KWJ[1:0] — Port J I/O Pins [1:0] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
PK7 / ECS / ROMON — Port K I/O Pin 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
PK[5:0] / XADDR[19:14] — Port K I/O Pins [5:0] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
PM7 — Port M I/O Pin 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
PM6 — Port M I/O Pin 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
PM5 / SCK0 — Port M I/O Pin 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
PM4 / MOSI0 — Port M I/O Pin 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
PM3 / SS0 — Port M I/O Pin 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
PM2 / MISO0 — Port M I/O Pin 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
PM1 — Port M I/O Pin 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
PM0 — Port M I/O Pin 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
PP7 / KWP7 / PWM7 — Port P I/O Pin 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
PP6 / KWP6 / PWM6 — Port P I/O Pin 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
PP5 / KWP5 / PWM5 — Port P I/O Pin 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
PP4 / KWP4 / PWM4 — Port P I/O Pin 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
PP3 / KWP3 / PWM3 / SS1 — Port P I/O Pin 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
PP2 / KWP2 / PWM2 / SCK1 — Port P I/O Pin 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
PP1 / KWP1 / PWM1 / MOSI1 — Port P I/O Pin 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
PP0 / KWP0 / PWM0 / MISO1 — Port P I/O Pin 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
PS7 / SS0 — Port S I/O Pin 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
PS6 / SCK0 — Port S I/O Pin 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
PS5 / MOSI0 — Port S I/O Pin 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
PS4 / MISO0 — Port S I/O Pin 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
PS3 / TXD1 — Port S I/O Pin 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
PS2 / RXD1 — Port S I/O Pin 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
PS1 / TXD0 — Port S I/O Pin 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
PS0 / RXD0 — Port S I/O Pin 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4
MC9S12A128 Device Guide — V01.01
2.3.58 PT[7:0] / IOC[7:0] — Port T I/O Pins [7:0] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
2.4
Power Supply Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.4.1
V
DDX
, V
SSX
— Power & Ground Pins for I/O Drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.4.2
V
DDR
, V
SSR
— Power & Ground Pins for I/O
Drivers & for Internal Voltage Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.4.3
2.4.4
2.4.5
2.4.6
2.4.7
V
DD1
, V
DD2
, V
SS1
, V
SS2
— Core Power Pins. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
V
DDA
, V
SSA
— Power Supply Pins for ATD and VREG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
V
RH
, V
RL
— ATD Reference Voltage Input Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
V
DDPLL
, V
SSPLL
— Power Supply Pins for PLL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
V
REGEN
— On Chip Voltage Regulator Enable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Section 3 System Clock Description
3.1
Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Section 4 Modes of Operation
4.1
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.3
4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.4
Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Normal Operating Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Special Operating Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Test Operating Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Security. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
Securing the Microcontroller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Operation of the Secured Microcontroller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
Unsecuring the Microcontroller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Section 5 Resets and Interrupts
5.1
Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.2
Vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
5.2.1
Vector Table. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.3
Effects of Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.3.1
I/O Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.3.2
Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Section 6 HCS12 Core Block Description
Section 7 Clock and Reset Generator (CRG) Block Description
5