Motorola MC68331CFC16, MC68331VPV20, MC68331VFV20, MC68331MFV20, MC68331MPV16 Datasheet

...
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MC68331

User’s Manual

Motorola reserves the right to make changes without further notice to any products herein. Motorola makes no warranty, representation or guarantee regarding the suitability of its products for any particular purpose, nor does Motorola assume any liability arising out of the application or use of any product or circuit, and specifically disclaims any and all liability, including without limitation consequential or incidental damages. "Typical" parameters can and do vary in different applications. All operating parameters, including "Typicals" must be validated for each customer application by customer's technical experts. Motorola does not convey any license under its patent rights nor the rights of others. Motorola products are not designed, intended, or authorized for use as components in systems intended for surgical implant into the body, or other applications intended to support or sustain life, or for any other application in which the failure of the Motorola product could create a situation where personal injury or death may occur. Should Buyer purchase or use Motorola products for any such unintended or unauthorized application, Buyer shall indemnify and hold Motorola and its officers, employees, subsidiaries, affiliates, and distributors harmless against all claims, costs, damages, and expenses, and reasonable attorney fees arising out of, directly or indirectly, any claim of 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. MOTOROLA and ! are registered trademarks of Motorola, Inc. Motorola, Inc. is an Equal Opportunity/Affirmative Action Employer.

© MOTOROLA, INC. 1996

TABLE OF CONTENTS

Paragraph

Title

Page

 

SECTION 1INTRODUCTION

 

 

SECTION 2NOMENCLATURE

 

2.1

Symbols and Operators ..................................................................................

 

2-1

2.2

CPU32 Registers ............................................................................................

 

2-2

2.3

Pin and Signal Mnemonics .............................................................................

 

2-3

2.4

Register Mnemonics .......................................................................................

 

2-5

2.5

Conventions ...................................................................................................

 

2-6

 

SECTION 3OVERVIEW

 

3.1

MCU Features ................................................................................................

 

3-1

3.1.1

System Integration Module (SIM) ...........................................................

3-1

3.1.2

Central Processing Unit (CPU32) ...........................................................

3-1

3.1.3

Queued Serial Module (QSM) ................................................................

3-1

3.1.4

General-Purpose Timer (GPT) ...............................................................

3-2

3.2

System Block Diagram and Pin Assignment Diagrams ..................................

3-2

3.3

Pin Descriptions .............................................................................................

 

3-5

3.4

Signal Descriptions .........................................................................................

 

3-7

3.5

Intermodule Bus ...........................................................................................

 

3-10

3.6

System Memory Map ...................................................................................

 

3-10

3.6.1

Internal Register Map ...........................................................................

 

3-10

3.6.2

Address Space Maps ...........................................................................

 

3-10

3.7

System Reset ...............................................................................................

 

3-16

3.7.1

SIM Reset Mode Selection ...................................................................

 

3-16

3.7.2

MCU Module Pin Function During Reset .............................................

3-17

 

SECTION 4 SYSTEM INTEGRATION MODULE

 

4.1

General ...........................................................................................................

 

4-1

4.2

System Configuration and Protection .............................................................

4-2

4.2.1

Module Mapping .....................................................................................

 

4-3

4.2.2

Interrupt Arbitration .................................................................................

 

4-3

4.2.3

Show Internal Cycles ..............................................................................

 

4-4

4.2.4

Factory Test Mode .................................................................................

 

4-4

4.2.5

Register Access .....................................................................................

 

4-4

4.2.6

Reset Status ...........................................................................................

 

4-4

4.2.7

Bus Monitor ............................................................................................

 

4-4

4.2.8

Halt Monitor ............................................................................................

 

4-5

4.2.9

Spurious Interrupt Monitor ......................................................................

 

4-5

4.2.10

Software Watchdog ................................................................................

 

4-5

MC68331

 

 

MOTOROLA

USER’S MANUAL

 

iii

TABLE OF CONTENTS

 

 

(Continued)

 

Paragraph

Title

Page

4.2.11

 

Periodic Interrupt Timer ..........................................................................

4-7

4.2.12

 

Low-Power STOP Operation ..................................................................

4-8

4.2.13

 

Freeze Operation ...................................................................................

4-9

4.3

System Clock .................................................................................................

4-9

4.3.1

 

Clock Sources ......................................................................................

4-10

4.3.2

 

Clock Synthesizer Operation ................................................................

4-10

4.3.3

 

External Bus Clock ...............................................................................

4-15

4.3.4

 

Low-Power Operation ...........................................................................

4-15

4.3.5

 

Loss of Reference Signal .....................................................................

4-16

4.4

External Bus Interface ..................................................................................

4-17

4.4.1

 

Bus Signals ..........................................................................................

4-18

4.4.1.1

 

Address Bus .................................................................................

4-18

4.4.1.2

 

Address Strobe ............................................................................

4-18

4.4.1.3

 

Data Bus ......................................................................................

4-18

4.4.1.4

 

Data Strobe ..................................................................................

4-18

4.4.1.5

 

Read/Write Signal ........................................................................

4-18

4.4.1.6

 

Size Signals .................................................................................

4-18

4.4.1.7

 

Function Codes ............................................................................

4-19

4.4.1.8

 

Data and Size Acknowledge Signals ...........................................

4-19

4.4.1.9

 

Bus Error Signal ...........................................................................

4-19

4.4.1.10

 

Halt Signal ....................................................................................

4-20

4.4.1.11

 

Autovector Signal .........................................................................

4-20

4.4.2

 

Dynamic Bus Sizing .............................................................................

4-20

4.4.3

 

Operand Alignment ..............................................................................

4-21

4.4.4

 

Misaligned Operands ...........................................................................

4-21

4.4.5

 

Operand Transfer Cases ......................................................................

4-22

4.5

Bus Operation ..............................................................................................

4-22

4.5.1

 

Synchronization to CLKOUT ................................................................

4-23

4.5.2

 

Regular Bus Cycles ..............................................................................

4-23

4.5.2.1

 

Read Cycle ...................................................................................

4-24

4.5.2.2

 

Write Cycle ...................................................................................

4-25

4.5.3

 

Fast Termination Cycles .......................................................................

4-25

4.5.4

 

CPU Space Cycles ...............................................................................

4-26

4.5.4.1

 

Breakpoint Acknowledge Cycle ....................................................

4-27

4.5.4.2

 

LPSTOP Broadcast Cycle ............................................................

4-30

4.5.5

 

Bus Exception Control Cycles ..............................................................

4-30

4.5.5.1

 

Bus Errors ....................................................................................

4-32

4.5.5.2

 

Double Bus Faults ........................................................................

4-32

4.5.5.3

 

Retry Operation ............................................................................

4-33

4.5.5.4

 

Halt Operation ..............................................................................

4-33

4.5.6

 

External Bus Arbitration ........................................................................

4-34

MOTOROLA

 

MC68331

iv

 

 

USER’S MANUAL

TABLE OF CONTENTS

 

 

(Continued)

 

Paragraph

Title

Page

4.5.6.1

 

Slave (Factory Test) Mode Arbitration .........................................

4-35

4.5.6.2

 

Show Cycles ................................................................................

4-35

4.6

Reset ............................................................................................................

4-36

4.6.1

 

Reset Exception Processing ................................................................

4-36

4.6.2

 

Reset Control Logic ..............................................................................

4-37

4.6.3

 

Reset Mode Selection ..........................................................................

4-37

4.6.3.1

 

Data Bus Mode Selection .............................................................

4-38

4.6.3.2

 

Clock Mode Selection ..................................................................

4-40

4.6.3.3

 

Breakpoint Mode Selection ..........................................................

4-40

4.6.4

 

MCU Module Pin Function During Reset .............................................

4-40

4.6.5

 

Pin State During Reset .........................................................................

4-41

4.6.5.1

 

Reset States of SIM Pins .............................................................

4-41

4.6.5.2

 

Reset States of Pins Assigned to Other MCU Modules ...............

4-42

4.6.6

 

Reset Timing ........................................................................................

4-42

4.6.7

 

Power-On Reset ...................................................................................

4-43

4.6.8

 

Reset Processing Summary .................................................................

4-44

4.6.9

 

Reset Status Register ..........................................................................

4-45

4.7

Interrupts ......................................................................................................

4-45

4.7.1

 

Interrupt Exception Processing ............................................................

4-45

4.7.2

 

Interrupt Priority and Recognition .........................................................

4-45

4.7.3

 

Interrupt Acknowledge and Arbitration .................................................

4-46

4.7.4

 

Interrupt Processing Summary .............................................................

4-47

4.7.5

 

Interrupt Acknowledge Bus Cycles .......................................................

4-48

4.8

Chip Selects .................................................................................................

4-48

4.8.1

 

Chip-Select Registers ...........................................................................

4-50

4.8.1.1

 

Chip-Select Pin Assignment Registers ........................................

4-51

4.8.1.2

 

Chip-Select Base Address Registers ...........................................

4-52

4.8.1.3

 

Chip-Select Option Registers .......................................................

4-52

4.8.1.4

 

PORTC Data Register ..................................................................

4-54

4.8.2

 

Chip-Select Operation ..........................................................................

4-54

4.8.3

 

Using Chip-Select Signals for Interrupt Acknowledge ..........................

4-54

4.8.4

 

Chip-Select Reset Operation ................................................................

4-55

4.9

Parallel Input/Output Ports ...........................................................................

4-57

4.9.1

 

Pin Assignment Registers ....................................................................

4-57

4.9.2

 

Data Direction Registers ......................................................................

4-57

4.9.3

 

Data Registers ......................................................................................

4-57

4.10

Factory Test .................................................................................................

4-57

 

 

SECTION 5 CENTRAL PROCESSING UNIT

 

5.1

General ...........................................................................................................

5-1

5.2

CPU32 Registers ............................................................................................

5-2

MC68331

 

 

MOTOROLA

USER’S MANUAL

v

TABLE OF CONTENTS

 

 

(Continued)

 

Paragraph

Title

Page

5.2.1

 

Data Registers ........................................................................................

5-4

5.2.2

 

Address Registers ..................................................................................

5-5

5.2.3

 

Program Counter ....................................................................................

5-6

5.2.4

 

Control Registers ....................................................................................

5-6

5.2.4.1

 

Status Register ...............................................................................

5-6

5.2.4.2

 

Alternate Function Code Registers ................................................

5-6

5.2.5

 

Vector Base Register (VBR) ...................................................................

5-7

5.3

Memory Organization .....................................................................................

5-7

5.4

Virtual Memory ...............................................................................................

5-9

5.5

Addressing Modes ..........................................................................................

5-9

5.6

Processing States ..........................................................................................

5-9

5.7

Privilege Levels ............................................................................................

5-10

5.8

Instructions ...................................................................................................

5-10

5.8.1

 

M68000 Family Compatibility ...............................................................

5-14

5.8.2

 

Special Control Instructions ..................................................................

5-14

5.8.2.1

 

Low Power Stop (LPSTOP) .........................................................

5-14

5.8.2.2

 

Table Lookup and Interpolate (TBL) ............................................

5-14

5.9

Exception Processing ...................................................................................

5-14

5.9.1

 

Exception Vectors ................................................................................

5-15

5.9.2

 

Types of Exceptions .............................................................................

5-16

5.9.3

 

Exception Processing Sequence ..........................................................

5-17

5.10

Development Support ...................................................................................

5-17

5.10.1

 

M68000 Family Development Support .................................................

5-17

5.10.2

 

Background Debugging Mode ..............................................................

5-18

5.10.2.1

 

Enabling BDM ..............................................................................

5-19

5.10.2.2

 

BDM Sources ...............................................................................

5-19

5.10.2.3

 

Entering BDM ...............................................................................

5-20

5.10.2.4

 

BDM Commands ..........................................................................

5-21

5.10.2.5

 

Background Mode Registers ........................................................

5-21

5.10.2.6

 

Returning from BDM ....................................................................

5-22

5.10.2.7

 

Serial Interface .............................................................................

5-22

5.10.2.8

 

Recommended BDM Connection .................................................

5-24

5.10.3

 

Deterministic Opcode Tracking ............................................................

5-24

5.10.4

 

On-Chip Breakpoint Hardware .............................................................

5-25

5.11

Loop Mode Instruction Execution .................................................................

5-25

 

 

SECTION 6QUEUED SERIAL MODULE

 

6.1

General ...........................................................................................................

6-1

6.2

QSM Registers and Address Map ..................................................................

6-2

6.2.1

 

QSM Global Registers ............................................................................

6-2

6.2.1.1

 

Low-Power Stop Operation ............................................................

6-2

MOTOROLA

 

MC68331

vi

 

 

USER’S MANUAL

TABLE OF CONTENTS

 

(Continued)

 

Paragraph

Title

Page

6.2.1.2

Freeze Operation ...........................................................................

 

6-3

6.2.1.3

QSM Interrupts ...............................................................................

 

6-3

6.2.2

QSM Pin Control Registers ....................................................................

 

6-4

6.3

Queued Serial Peripheral Interface ................................................................

6-5

6.3.1

QSPI Registers .......................................................................................

 

6-6

6.3.1.1

Control Registers ...........................................................................

 

6-7

6.3.1.2

Status Register ...............................................................................

 

6-7

6.3.2

QSPI RAM ..............................................................................................

 

6-7

6.3.2.1

Receive RAM .................................................................................

 

6-8

6.3.2.2

Transmit RAM ................................................................................

 

6-8

6.3.2.3

Command RAM ..............................................................................

 

6-8

6.3.3

QSPI Pins ...............................................................................................

 

6-8

6.3.4

QSPI Operation ......................................................................................

 

6-9

6.3.5

QSPI Operating Modes ........................................................................

 

6-10

6.3.5.1

Master Mode ................................................................................

 

6-17

6.3.5.2

Master Wraparound Mode ...........................................................

6-19

6.3.5.3

Slave Mode ..................................................................................

 

6-20

6.3.5.4

Slave Wraparound Mode .............................................................

6-21

6.3.6

Peripheral Chip Selects ........................................................................

 

6-21

6.4

Serial Communication Interface ...................................................................

 

6-22

6.4.1

SCI Registers .......................................................................................

 

6-22

6.4.1.1

Control Registers .........................................................................

 

6-22

6.4.1.2

Status Register .............................................................................

 

6-25

6.4.1.3

Data Register ...............................................................................

 

6-25

6.4.2

SCI Pins ...............................................................................................

 

6-25

6.4.3

SCI Operation .......................................................................................

 

6-25

6.4.3.1

Definition of Terms .......................................................................

 

6-26

6.4.3.2

Serial Formats ..............................................................................

 

6-26

6.4.3.3

Baud Clock ...................................................................................

 

6-26

6.4.3.4

Parity Checking ............................................................................

 

6-27

6.4.3.5

Transmitter Operation ..................................................................

 

6-27

6.4.3.6

Receiver Operation ......................................................................

 

6-29

6.4.3.7

Idle-Line Detection .......................................................................

 

6-29

6.4.3.8

Receiver Wakeup .........................................................................

 

6-30

6.4.3.9

Internal Loop ................................................................................

 

6-31

6.5

QSM Initialization .........................................................................................

 

6-31

 

SECTION 7GENERAL-PURPOSE TIMER

 

7.1

General ...........................................................................................................

 

7-1

7.2

GPT Registers and Address Map

...................................................................

7-2

7.3

Special Modes of Operation ...........................................................................

 

7-3

MC68331

 

 

MOTOROLA

USER’S MANUAL

 

vii

TABLE OF CONTENTS

 

 

(Continued)

 

Paragraph

Title

Page

7.3.1

 

Low-Power Stop Mode ...........................................................................

7-3

7.3.2

 

Freeze Mode ..........................................................................................

7-3

7.3.3

 

Single-Step Mode ...................................................................................

7-3

7.3.4

 

Test Mode ..............................................................................................

7-4

7.4

Polled and Interrupt-Driven Operation ............................................................

7-4

7.4.1

 

Polled Operation .....................................................................................

7-4

7.4.2

 

GPT Interrupts ........................................................................................

7-5

7.5

Pin Descriptions .............................................................................................

7-6

7.5.1

 

Input Capture Pins (IC[1:3]) ....................................................................

7-6

7.5.2

 

Input Capture/Output Compare Pin (IC4/OC5) ......................................

7-6

7.5.3

 

Output Compare Pins (OC[1:4]) .............................................................

7-6

7.5.4

 

Pulse Accumulator Input Pin (PAI) .........................................................

7-7

7.5.5

 

Pulse-Width Modulation (PWMA, PWMB) ..............................................

7-7

7.5.6

 

Auxiliary Timer Clock Input (PCLK) ........................................................

7-7

7.6

General-Purpose I/O ......................................................................................

7-7

7.7

Prescaler ........................................................................................................

7-8

7.8

Capture/Compare Unit ...................................................................................

7-9

7.8.1

 

Timer Counter ......................................................................................

7-11

7.8.2

 

Input Capture Functions .......................................................................

7-11

7.8.3

 

Output Compare Functions ..................................................................

7-12

7.8.3.1

 

Output Compare 1 ........................................................................

7-13

7.8.3.2

 

Forced Output Compare ..............................................................

7-13

7.9

Input Capture 4/Output Compare 5 ..............................................................

7-13

7.10

Pulse Accumulator .......................................................................................

7-14

7.11

Pulse-Width Modulation Unit ........................................................................

7-15

7.11.1

 

PWM Counter .......................................................................................

7-16

7.11.2

 

PWM Function ......................................................................................

7-17

 

 

APPENDIX A ELECTRICAL CHARACTERISTICS

 

 

APPENDIX B MECHANICAL DATA AND ORDERING INFORMATION

 

 

APPENDIX CDEVELOPMENT SUPPORT

 

C.1

M68MMDS1632 Modular Development System ......................................

C-1

C.2

M68MEVB1632 Modular Evaluation Board ..............................................

C-2

 

 

APPENDIX D REGISTER SUMMARY

 

D.1

Central Processing Unit ............................................................................

D-1

D.1.1

 

CPU32 Register Model .....................................................................

D-2

D.1.2

 

— Status Register ............................................................................

D-3

MOTOROLA

 

MC68331

viii

 

 

USER’S MANUAL

TABLE OF CONTENTS

 

 

(Continued)

 

Paragraph

Title

Page

D.2

General-Purpose Timer ............................................................................

D-4

D.2.1

 

GPTMCR — GPT Module Configuration Register ............................

D-4

D.2.2

 

GPTMTR — GPT Module Test Register (Reserved) ........................

D-5

D.2.3

 

ICR — GPT Interrupt Configuration Register ....................................

D-5

D.2.4

 

DDRGP — Port GP Data Direction Register.....................................

D-6

D.2.5

 

OC1M— OC1 Action Mask Register .................................................

D-6

D.2.6

 

TCNT — Timer Counter Register .....................................................

D-6

D.2.7

 

PACTL — Pulse Accumulator Control Register ................................

D-7

D.2.8

 

TIC[1:3] — Input Capture Registers 1–3 ..........................................

D-8

D.2.9

 

TOC[1:4] — Output Compare Registers 1–4 ...................................

D-8

D.2.10

 

TI4/O5 — Input Capture 4/Output Compare 5 Register ....................

D-8

D.2.11

 

TCTL1/TCTL2 — Timer Control Registers 1 and 2...........................

D-8

D.2.12

 

TMSK1/TMSK2 — Timer Interrupt Mask Registers 1 and 2 .............

D-9

D.2.13

 

TFLG1/TFLG2 — Timer Interrupt Flag Registers 1 and 2..............

D-10

D.2.14

 

CFORC — Compare Force Register...............................................

D-10

D.2.15

 

PWMA/PWMB — PWM Registers A/B ...........................................

D-12

D.2.16

 

PWMCNT — PWM Count Register ...............................................

D-12

D.2.17

 

PWMBUFA — PWM Buffer Register A ..........................................

D-12

D.2.18

 

PRESCL — GPT Prescaler ............................................................

D-12

D.3

System Integration Module .....................................................................

D-13

D.3.1

 

SIMCR — Module Configuration Register ......................................

D-14

D.3.2

 

SIMTR — System Integration Test Register ...................................

D-15

D.3.3

 

SYNCR — Clock Synthesizer Control Register .............................

D-15

D.3.4

 

RSR — Reset Status Register .......................................................

D-16

D.3.5

 

SIMTRE — System Integration Test Register (ECLK) ....................

D-17

D.3.6

 

PORTE0/PORTE1 — Port E Data Register ....................................

D-17

D.3.7

 

DDRE — Port E Data Direction Register ........................................

D-17

D.3.8

 

PEPAR — Port E Pin Assignment Register ....................................

D-17

D.3.9

 

PORTF0/PORTF1 — Port F Data Register.....................................

D-18

D.3.10

 

DDRF — Port F Data Direction Register.........................................

D-18

D.3.11

 

PFPAR — Port F Pin Assignment Register.....................................

D-18

D.3.12

 

SYPCR — System Protection Control Register ..............................

D-19

D.3.13

 

PICR — Periodic Interrupt Control Register....................................

D-20

D.3.14

 

PITR — Periodic Interrupt Timer Register ......................................

D-20

D.3.15

 

SWSR — Software Service Register ..............................................

D-21

D.3.16

 

TSTMSRA — Master Shift Register A.............................................

D-21

D.3.17

 

TSTMSRB — Master Shift Register B.............................................

D-21

D.3.18

 

TSTSC — Test Module Shift Count ................................................

D-21

D.3.19

 

TSTRC — Test Module Repetition Count .......................................

D-21

D.3.20

 

CREG — Test Submodule Control Register ..................................

D-21

D.3.21

 

DREG — Distributed Register.........................................................

D-21

MC68331

 

 

MOTOROLA

USER’S MANUAL

ix

TABLE OF CONTENTS

 

 

(Continued)

 

Paragraph

Title

Page

D.3.22

 

PORTC — Port C Data Register .....................................................

D-21

D.3.23

 

CSPAR0 — Chip Select Pin Assignment Register 0.......................

D-21

D.3.24

 

CSPAR1 — Chip Select Pin Assignment Register 1.......................

D-22

D.3.25

 

CSBARBT — Chip Select Base Address Register Boot ROM .......

D-23

D.3.26

 

CSORBT — Chip Select Option Register Boot ROM......................

D-23

D.4

Queued Serial Module ............................................................................

D-25

D.4.1

 

QSMCR — QSM Configuration Register ........................................

D-25

D.4.2

 

QTEST — QSM Test Register ........................................................

D-26

D.4.3

 

QILR — QSM Interrupt Level Register............................................

D-26

D.4.4

 

SCCR0 — SCI Control Register 0 ..................................................

D-27

D.4.5

 

SCCR1 — SCI Control Register 1...................................................

D-27

D.4.6

 

SCSR — SCI Status Register .........................................................

D-29

D.4.7

 

SCDR — SCI Data Register............................................................

D-30

D.4.8

 

PORTQS — Port QS Data Register ...............................................

D-30

D.4.9

 

PQSPAR — PORT QS Pin Assignment Register ...........................

D-30

D.4.10

 

SPCR0 — QSPI Control Register 0 ................................................

D-32

D.4.11

 

SPCR1 — QSPI Control Register 1 ...............................................

D-33

D.4.12

 

SPCR2 — QSPI Control Register 2 ...............................................

D-34

D.4.13

 

SPCR3 — QSPI Control Register 3 ...............................................

D-34

D.4.14

 

RR[0:F] — Receive Data RAM........................................................

D-35

D.4.15

 

TR[0:F] — Transmit Data RAM ......................................................

D-35

D.4.16

 

CR[0:F] — Command RAM.............................................................

D-36

MOTOROLA

MC68331

x

USER’S MANUAL

LIST OF ILLUSTRATIONS

Figure

Title

Page

3-1

MCU Block Diagram........................................................................................

3-3

3-2

Pin Assignments for 132-Pin Package ............................................................

3-4

3-3

Pin Assignments for 144-Pin Package ............................................................

3-5

3-4

Internal Register Memory Map ......................................................................

3-11

3-5

Overall Memory Map .....................................................................................

3-12

3-6

Separate Supervisor and User Space Map...................................................

3-13

3-7

Supervisor Space (Separate Program/Data Space) Map .............................

3-14

3-8

User Space (Separate Program/Data Space) Map .......................................

3-15

4-1

System Integration Module Block Diagram .....................................................

4-2

4-2

System Configuration and Protection..............................................................

4-3

4-3

Periodic Interrupt Timer and Software Watchdog Timer .................................

4-7

4-4

System Clock Block Diagram ..........................................................................

4-9

4-5

System Clock Oscillator Circuit .....................................................................

4-10

4-6

System Clock Filter Networks .......................................................................

4-11

4-7

MCU Basic System .......................................................................................

4-17

4-8

Operand Byte Order ......................................................................................

4-21

4-9

Word Read Cycle Flowchart..........................................................................

4-24

4-10

Write Cycle Flowchart ...................................................................................

4-25

4-11

CPU Space Address Encoding .....................................................................

4-27

4-12

Breakpoint Operation Flowchart....................................................................

4-29

4-13

LPSTOP Interrupt Mask Level.......................................................................

4-30

4-14

Bus Arbitration Flowchart for Single Request................................................

4-35

4-15

Data Bus Mode Select Conditioning..............................................................

4-39

4-16

Power-On Reset............................................................................................

4-44

4-17

Basic MCU System .......................................................................................

4-49

4-18

Chip-Select Circuit Block Diagram ................................................................

4-50

4-19

CPU Space Encoding for Interrupt Acknowledge..........................................

4-55

5-1

CPU32 Block Diagram ....................................................................................

5-2

5-2

User Programming Model ...............................................................................

5-3

5-3

Supervisor Programming Model Supplement..................................................

5-3

5-4

Data Organization in Data Registers...............................................................

5-5

5-5

Address Organization in Address Registers....................................................

5-5

5-6

Memory Operand Addressing .........................................................................

5-8

5-7

Common In-Circuit Emulator Diagram ..........................................................

5-18

5-8

Bus State Analyzer Configuration .................................................................

5-19

5-9

Debug Serial I/O Block Diagram ...................................................................

5-23

5-10

BDM Serial Data Word ..................................................................................

5-24

5-11

BDM Connector Pinout..................................................................................

5-24

5-12

Loop Mode Instruction Sequence..................................................................

5-25

6-1

QSM Block Diagram........................................................................................

6-1

6-2

QSPI Block Diagram .......................................................................................

6-6

MC68331

 

MOTOROLA

USER’S MANUAL

xi

LIST OF ILLUSTRATIONS

(Continued)

Figure

Title

Page

6-3

QSPI RAM.......................................................................................................

6-7

6-4

Flowchart of QSPI Initialization Operation.....................................................

6-11

6-5

Flowchart of QSPI Master Operation (Part 1) ...............................................

6-12

6-5

Flowchart of QSPI Master Operation (Part 2) ...............................................

6-13

6-5

Flowchart of QSPI Master Operation (Part 3) ...............................................

6-14

6-6

Flowchart of QSPI Slave Operation (Part 1) .................................................

6-15

6-6

Flowchart of QSPI Slave Operation (Part 2) .................................................

6-16

6-7

SCI Transmitter Block Diagram.....................................................................

6-23

6-8

SCI Receiver Block Diagram.........................................................................

6-24

7-1

GPT Block Diagram.........................................................................................

7-2

7-2

Prescaler Block Diagram.................................................................................

7-9

7-3

Capture/Compare Unit Block Diagram ..........................................................

7-10

7-4

Input Capture Timing Example......................................................................

7-12

7-5

Pulse Accumulator Block Diagram ................................................................

7-15

7-6

PWM Block Diagram .....................................................................................

7-16

A-1

CLKOUT Output Timing Diagram..................................................................

A-12

A-2

External Clock Input Timing Diagram............................................................

A-12

A-3

ECLK Output Timing Diagram.......................................................................

A-12

A-4

Read Cycle Timing Diagram .........................................................................

A-13

A-5

Write Cycle Timing Diagram..........................................................................

A-14

A-6

Fast Termination Read Cycle Timing Diagram .............................................

A-15

A-7

Fast Termination Write Cycle Timing Diagram..............................................

A-16

A-8

Bus Arbitration Timing Diagram — Active Bus Case ....................................

A-17

A-9

Bus Arbitration Timing Diagram — Idle Bus Case ........................................

A-18

A-10

Show Cycle Timing Diagram .........................................................................

A-18

A-11

Chip Select Timing Diagram..........................................................................

A-19

A-12

Reset and Mode Select Timing Diagram.......................................................

A-19

A-13

Background Debugging Mode Timing Diagram—Serial Communication......

A-21

A-14

Background Debugging Mode Timing Diagram —Freeze Assertion.............

A-21

A-15

ECLK Timing Diagram...................................................................................

A-23

A-16

QSPI Timing — Master, CPHA = 0 ...............................................................

A-25

A-17

QSPI Timing — Master, CPHA = 1 ...............................................................

A-25

A-18

QSPI Timing — Slave, CPHA = 0 .................................................................

A-26

A-19

QSPI Timing — Slave, CPHA = 1 .................................................................

A-26

B-1

132-Pin Plastic Surface Mount Package Pin Assignments .............................

B-2

B-2

144-Pin Plastic Surface Mount Package Pin Assignments .............................

B-3

D-1

User Programming Model ...............................................................................

D-2

D-2

Supervisor Programming Model Supplement..................................................

D-2

MOTOROLA

MC68331

xii

USER’S MANUAL

LIST OF TABLES

Table

Title

Page

3-1

MCU Driver Types ..........................................................................................

3-6

3-2

MCU Pin Characteristics ................................................................................

3-6

3-3

MCU Power Connections ...............................................................................

3-7

3-4

Signal Characteristics .....................................................................................

3-7

3-5

Signal Function ...............................................................................................

3-8

3-6

SIM Reset Mode Selection ...........................................................................

3-16

3-7

Module Pin Functions ...................................................................................

3-17

4-1

Show Cycle Enable Bits .................................................................................

4-4

4-2

Bus Monitor Period .........................................................................................

4-5

4-3

MODCLK Pin and SWP Bit During Reset ......................................................

4-6

4-4

Software Watchdog Ratio ...............................................................................

4-6

4-5

MODCLK Pin and PTP Bit at Reset ...............................................................

4-7

4-6

Periodic Interrupt Priority ................................................................................

4-8

4-7

Clock Control Multipliers ...............................................................................

4-12

4-8

System Frequencies from 32.768-kHz Reference .......................................

4-14

4-9

Clock Control ................................................................................................

4-16

4-10

Size Signal Encoding ...................................................................................

4-19

4-11

Address Space Encoding .............................................................................

4-19

4-12

Effect of DSACK Signals ..............................................................................

4-20

4-13

Operand Transfer Cases ..............................................................................

4-22

4-14

DSACK, BERR, and HALT Assertion Results .............................................

4-31

4-15

Reset Source Summary ...............................................................................

4-37

4-16

Reset Mode Selection ..................................................................................

4-38

4-17

Module Pin Functions ...................................................................................

4-41

4-18

SIM Pin Reset States ...................................................................................

4-42

4-19

Chip-Select Pin Functions ............................................................................

4-51

4-20

Pin Assignment Field Encoding ....................................................................

4-51

4-21

Block Size Encoding .....................................................................................

4-52

4-22

Option Register Function Summary .............................................................

4-53

4-23

Chip Select Base and Option Register Reset Values ..................................

4-56

4-24

CSBOOT Base and Option Register Reset Values .....................................

4-57

5-1

Instruction Set Summary ..............................................................................

5-11

5-2

Exception Vector Assignments .....................................................................

5-16

5-3

BDM Source Summary .................................................................................

5-19

5-4

Polling the BDM Entry Source ......................................................................

5-20

5-5

Background Mode Command Summary ......................................................

5-21

5-6

CPU Generated Message Encoding ............................................................

5-24

6-1

QSM Pin Function ..........................................................................................

6-4

6-2

QSPI Pin Function ..........................................................................................

6-9

6-3

BITS Encoding .............................................................................................

6-18

6-4

SCI Pin Function ..........................................................................................

6-25

MC68331

 

MOTOROLA

USER’S MANUAL

xiii

LIST OF TABLES

(Continued)

Table

Title

Page

6-5

Serial Frame Formats ...................................................................................

6-26

6-6

Effect of Parity Checking on Data Size .........................................................

6-27

7-1

GPT Status Flags ............................................................................................

7-4

7-2

GPT Interrupt Sources ....................................................................................

7-5

7-3

PWM Frequency Ranges Using 16.78-MHz/20.97-MHz System Clocks ......

7-17

A-1

Maximum Ratings ..........................................................................................

A-1

A-2

Typical Ratings, 16.78 MHz Operation ..........................................................

A-2

A-2

Typical Ratings, 20.97 MHz Operation .........................................................

A-2

A-3

Thermal Characteristics .................................................................................

A-3

A-4

16.78 MHz Clock Control Timing ...................................................................

A-3

A-4

20.97 MHz Clock Control Timing ...................................................................

A-4

A-5

16.78 MHz DC Characteristics .......................................................................

A-5

A-5

20.97 MHz DC Characteristics .......................................................................

A-6

A-6

16.78 MHz AC Timing ....................................................................................

A-8

A-6

20.97 MHz AC Timing ....................................................................................

A-9

A-7

Background Debugging Mode Timing ..........................................................

A-20

A-8

16.78 MHz ECLK Bus Timing ......................................................................

A-22

A-8

20.97 MHz ECLK Bus Timing ......................................................................

A-22

A-9

QSPI Timing .................................................................................................

A-24

B-1

MCU Ordering Information .............................................................................

B-4

B-2

Quantity Order Suffix ......................................................................................

B-4

C-1

MC68331 Development Tools ........................................................................

C-1

D-1

Module Address Map .....................................................................................

D-1

D-2

GPT Address Map ..........................................................................................

D-4

D-3

SIM Address Map .........................................................................................

D-13

D-4

Port E Pin Assignments ...............................................................................

D-18

D-5

Port F Pin Assignments ................................................................................

D-19

D-6

Software Watchdog Ratio ............................................................................

D-19

D-7

Bus Monitor Period .......................................................................................

D-20

D-8

CSPAR0 Pin Assignments ...........................................................................

D-22

D-9

CSPAR1 Pin Assignments ...........................................................................

D-22

D-10

CSPAR0 and CSPAR1 Pin Assignment Field Encoding ..............................

D-22

D-11

Block Size Encoding ....................................................................................

D-23

D-12

Option Register Function Summary .............................................................

D-24

D-13

QSM Address Map .......................................................................................

D-25

D-14

PQSPAR Pin Assignments ..........................................................................

D-31

D-15

Effect of DDRQS on PORTQS Pins .............................................................

D-31

D-16

Effect of DDRQS on QSM Pin Function .......................................................

D-32

D-17

MC68331 Module Address Map ...................................................................

D-37

D-18

Register Bit and Field Mnemonics ...............................................................

D-40

MOTOROLA

MC68331

xiv

USER’S MANUAL

SECTION 1INTRODUCTION

The MC68331, a highly-integrated 32-bit microcontroller, combines high-performance data manipulation capabilities with powerful peripheral subsystems. The MCU is built up from standard modules that interface through a common intermodule bus (IMB). Standardization facilitates rapid development of devices tailored for specific applications.

The MCU incorporates a 32-bit CPU (CPU32), a system integration module (SIM), a general-purpose timer (GPT), and a queued serial module (QSM).

The MCU can either synthesize an internal clock signal from an external reference or use an external clock input directly. Operation with a 32.768-kHz reference frequency is standard. Because MCU operation is fully static, register and memory contents are not affected by a loss of clock.

High-density complementary metal-oxide semiconductor (HCMOS) architecture

1

makes the basic power consumption of the MCU low. Power consumption can be min-

imized by stopping the system clock. The CPU32 instruction set includes a low-power stop (LPSTOP) command that efficiently implements this capability.

Documentation for the Modular Microcontroller Family follows the modular construction of the devices in the product line. Each microcontroller has a comprehensive user's manual that provides sufficient information for normal operation of the device. The user's manual is supplemented by module reference manuals that provide detailed information about module operation and applications. Refer to Motorola publication Advanced Microcontroller Unit (AMCU) Literature (BR1116/D) for a complete listing of documentation.

MC68331

INTRODUCTION

MOTOROLA

USER’S MANUAL

 

1-1

1

MOTOROLA

INTRODUCTION

MC68331

1-2

 

USER’S MANUAL

SECTION 2NOMENCLATURE

The following nomenclature is used throughout the manual. Nomenclature used only in certain sections, such as register bit mnemonics, is defined in those sections.

2.1 Symbols and Operators

+ — Addition

− — Subtraction or negation (two's complement)— Multiplication

/ — Division

> — Greater

< — Less 2 = — Equal

≥ — Equal or greater ≤ — Equal or less

≠ — Not equal

• — AND

— Inclusive OR (OR)

— Exclusive OR (EOR)

NOT — Complementation : — Concatenation

— Transferred— Exchanged

± — Sign bit; also used to show tolerance « — Sign extension

% — Binary value

$ — Hexadecimal value

MC68331

NOMENCLATURE

MOTOROLA

USER’S MANUAL

 

2-1

2.2 CPU32 Registers

A6–A0 — Address registers (index registers) A7 (SSP) — Supervisor Stack Pointer

A7 (USP) — User Stack Pointer

CCR — Condition code register (user portion of SR) D7–D0 — Data Registers (index registers)

DFC — Alternate function code register PC — Program counter

SFC — Alternate function code register SR — Status register

VBR — Vector base register X — Extend indicator

N — Negative indicator Z — Zero indicator

2 V — Two's complement overflow indicator C — Carry/borrow indicator

MOTOROLA

NOMENCLATURE

MC68331

2-2

 

USER’S MANUAL

2.3 Pin and Signal Mnemonics

ADDR[23:0] — Address Bus

AS — Address Strobe

AVEC — Autovector

BERR — Bus Error

BG — Bus Grant

BGACK — Bus Grant Acknowledge

BKPT — Breakpoint

BR — Bus Request

CLKOUT — System Clock

CS[10:0] — Chip Selects

CSBOOT — Boot ROM Chip Select

DATA[15:0] — Data Bus

DS — Data Strobe

DSACK[1:0] — Data and Size Acknowledge 2

DSCLK — Development Serial Clock

DSI — Development Serial Input

DSO — Development Serial Output

EXTAL — External Crystal Oscillator Connection

FC[2:0] — Function Codes

FREEZE — Freeze

HALT — Halt

IC[4:1] — Input Capture

IFETCH — Instruction Fetch

IPIPE — Instruction Pipeline

IRQ[7:1] — Interrupt Request

MISO — Master In Slave Out

MODCLK — Clock Mode Select

MOSI — Master Out Slave In

OC[5:1] — Output Compare

PAI — Pulse Accumulator Input

PC[6:0] — SIM I/O Port C

PCLK — Pulse Accumulator Clock

PCS[3:0] — Peripheral Chip Selects

PE[7:0] — SIM I/O Port E

PF[7:0] — SIM I/O Port F

PGP[7:0] — GPT I/O Port

PQS[7:0] — QSM I/O Port

PWMA, PWMB — Pulse Width Modulator Output

QUOT — Quotient Out

MC68331

NOMENCLATURE

MOTOROLA

USER’S MANUAL

 

2-3

R/W — Read/Write

RESET — Reset

RMC — Read-Modify-Write Cycle

RXD — SCI Receive Data

SCK — QSPI Serial Clock

SIZ[1:0] — Size

SS — Slave Select

TSC — Three-State Control

TXD — SCI Transmit Data

XFC — External Filter Capacitor

XTAL — External Crystal Oscillator Connection

2

MOTOROLA

NOMENCLATURE

MC68331

2-4

 

USER’S MANUAL

2.4 Register Mnemonics

CFORC — GPT Compare Force Register CREG — Test Control Register C

CR[0:F] — QSM Command RAM

CSBARBT — Chip-Select Base Address Register Boot ROM CSBAR[0:10] — Chip-Select Base Address Registers [0:10]

CSORBT — Chip-Select Option Register Boot ROM CSOR[0:10] — Chip-Select Option Register [0:10] CSPAR[0:1] — Chip-Select Pin Assignment Registers [0:1]

DDRE — Port E Data Direction Register

DDRF — Port F Data Direction Register

DDRGP — Port GP Data Direction Register

DDRQS — Port QS Data Direction Register DREG — SIM Test Module Distributed Register

GPTMCR — GPT Module Configuration Register 2 ICR — GPT Interrupt Configuration Register

OC1D — Output Compare 1 Action Data Register

OC1M — Output Compare 1 Action Mask Register PACNT — Pulse Accumulator Counter

PACTL — Pulse Accumulator Control Register PEPAR — Port E Pin Assignment Register PFPAR — Port F Pin Assignment Register

PICR — Periodic Interrupt Control Register

PITR — Periodic Interrupt Timer Register PORTC — Port C Data Register

PORTE — Port E Data Register

PORTF — Port F Data Register

PORTGP — Port GP Data Register

PORTQS — Port QS Data Register

PQSPAR — Port QS Pin Assignment Register PRESCL — GPT Prescaler Register

PWMA — PWM Control Register A

PWMB — PWM Control Register B PWMBUFA — PWM Buffer Register A PWMBUFB — PWM Buffer Register B

PWMC — PWM Control Register C PWMCNT — PWM Counter

QILR — QSM Interrupt Level Register

QIVR — QSM Interrupt Vector Register QSMCR — QSM Configuration Register

MC68331

NOMENCLATURE

MOTOROLA

USER’S MANUAL

 

2-5

QTEST — QSM Test Register RR[0:F] — QSM Receive Data RAM

RSR — Reset Status Register SCCR[0:1] — SCI Control Registers [0:1]

SCDR — SCI Data Register

SCSR — SCI Status Register

SIMCR — SIM Module Configuration Register

SIMTR — System Integration Test Register SIMTRE — System Integration Test Register (ECLK)

SPCR[0:3] — QSPI Control Registers [0:3] SPSR — QSPI Status Register

SWSR — Software Watchdog Service Register SYNCR — Clock Synthesizer Control Register SYPCR — System Protection Control Register

TCNT — Timer Counter Register 2 TCTL[1:2] — Timer Control Registers [1:2]

TFLG[1:2] — Timer Interrupt Flag Registers [1:2]

TI4/O5 — Timer Input Capture 4/Output Compare 5 Register TIC[1:3] — Timer Input Capture Registers [1:3]

TMSK[1:2] — Timer Interrupt Mask Register [1:2] TOC[1:4] — Timer Output Compare Registers [1:4]

TR[0:F] — QSM Transmit Data RAM TSTMSRA — Test Module Master Shift Register A TSTMSRB — Test Module Master Shift Register B

TSTRC — Test Module Repetition Count Register TSTSC — Test Module Shift Count Register

2.5 Conventions

Logic level one is the voltage that corresponds to a Boolean true (1) state.

Logic level zero is the voltage that corresponds to a Boolean false (0) state.

Set refers specifically to establishing logic level one on a bit or bits.

Clear refers specifically to establishing logic level zero on a bit or bits.

Asserted means that a signal is in active logic state. An active low signal changes from logic level one to logic level zero when asserted, and an active high signal changes from logic level zero to logic level one.

Negated means that an asserted signal changes logic state. An active low signal changes from logic level zero to logic level one when negated, and an active high signal changes from logic level one to logic level zero.

MOTOROLA

NOMENCLATURE

MC68331

2-6

 

USER’S MANUAL

A specific mnemonic within a range is referred to by mnemonic and number. A15 is bit 15 of accumulator A; ADDR7 is line 7 of the address bus; CSOR0 is chip-select option register 0. A range of mnemonics is referred to by mnemonic and the numbers that define the range. AM[35:30] are bits 35 to 30 of accumulator M; CSOR[0:5] are the first six option registers.

Parentheses are used to indicate the content of a register or memory location, rather than the register or memory location itself. (A) is the content of accumulator A. (M : M + 1) is the content of the word at address M.

LSB means least significant bit or bits. MSB means most significant bit or bits. References to low and high bytes are spelled out.

LSW means least significant word or words. MSW means most significant word or words.

ADDR is the address bus. ADDR[7:0] are the eight LSB of the address bus.

DATA is the data bus. DATA[15:8] are the eight MSB of the data bus.

2

 

MC68331

NOMENCLATURE

MOTOROLA

USER’S MANUAL

 

2-7

2

MOTOROLA

NOMENCLATURE

MC68331

2-8

 

USER’S MANUAL

SECTION 3OVERVIEW

This section contains information about the entire modular microcontroller. It lists the features of each module, shows device functional divisions and pin assignments, summarizes signal and pin functions, discusses the intermodule bus, and provides system memory maps. Timing and electrical specifications for the entire microcontroller and for individual modules are provided in APPENDIX A ELECTRICAL CHARACTERISTICS. Comprehensive module register descriptions and memory maps are provided in APPENDIX D REGISTER SUMMARY.

3.1 MCU Features

The following paragraphs highlight capabilities of each of the microcontroller modules. Each module is discussed separately in a subsequent section of this user's manual.

3.1.1 System Integration Module (SIM)

3

• External Bus Support

• Programmable Chip-Select Outputs

• System Protection Logic

• Watchdog Timer, Clock Monitor, and Bus Monitor

• System Protection Logic

• PLL System Clock for Low Power Operation

• Background Debugging Mode

3.1.2 Central Processing Unit (CPU32)

• Instruction Set Supports Controller Applications

• 32-Bit Architecture

• Virtual Memory Implementation

• Loop Mode of Instruction Execution

• Table Lookup and Interpolate Instruction

• Improved Exception Handling for Controller Applications

• Trace on Change of Flow

• Hardware Breakpoint Signal, Background Mode

• Fully Static Operation

3.1.3 Queued Serial Module (QSM)

• Serial Communication Interface (SCI), Enhanced Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) with Modulus Baud Rate, Parity

• Queued Serial Peripheral Interface (SPI), High Speed Bidirectional Interface, 80Byte RAM, Up to 16 Automatic Transfers

• Dual Function I/O Ports

• Continuous Cycling, 8 to 16 Bits per Transfer

MC68331

OVERVIEW

MOTOROLA

USER’S MANUAL

 

3-1

3.1.4General-Purpose Timer (GPT)

Two 16-Bit Free-Running Counters With One Nine-Stage Prescaler

Three Input Capture Channels

Four Output Compare Channels

One Input Capture/Output Compare Channel

One Pulse Accumulator/Event Counter Input

Two Pulse-Width Modulation Outputs

Optional External Clock Input

3.2 System Block Diagram and Pin Assignment Diagrams

Figure 3-1 is a functional diagram of the MCU. Although diagram blocks represent the relative size of the physical modules, there is not a one-to-one correspondence between location and size of blocks in the diagram and location and size of integratedcircuit modules. Figure 3-2 shows the pin assignments of the 132-pin plastic surfacemount package. Figure 3-3 shows the pin assignments of the 144-pin plastic surfacemount package. Refer to APPENDIX B MECHANICAL DATA AND ORDERING IN-

3 FORMATION for package dimensions. All pin functions and signal names are shown in this drawing. Refer to subsequent paragraphs in this section for pin and signal descriptions.

MOTOROLA

OVERVIEW

MC68331

3-2

 

USER’S MANUAL

Motorola MC68331CFC16, MC68331VPV20, MC68331VFV20, MC68331MFV20, MC68331MPV16 Datasheet

PWMA

 

 

PWMA

PWMB

 

 

PWMB

PCLK

 

 

PCLK

PAI

 

 

PAI

PGP7/IC4/OC5/OC1

 

 

GPT

 

 

PGP7/IC4/OC5/OC1

PGP6/OC4/OC1

 

 

PGP6/OC4/OC1

PGP5/OC3/OC1

PORT GP

CONTROL

PGP5/OC3/OC1

PGP4/OC2/OC1

PGP4/OC2/OC1

PGP3/OC1

PGP3/OC1

PGP2/IC3

PGP2/IC3

 

 

PGP1/IC2

 

 

PGP1/IC2

PGP0/IC1

 

 

PGP0/IC1

 

 

 

IMB

RXD

 

 

 

 

PQS7/TXD

 

 

TXD

 

PQS6/PCS3

 

 

PCS3

 

PQS5/PCS2

PORTQS

CONTROL

PCS2

 

PQS4/PCS1

PCS1

 

 

 

 

PQS3/PCS0/SS

 

 

PCS0/SS

 

PQS2/SCK

 

 

SCK

 

PQS1/MOSI

 

 

MOSI

 

PQS0/MISO

 

 

MISO

 

 

 

 

QSM

CPU32

 

BKPT IFETCH

IPIPE

DSI

DSO

DSCLK FREEZE

BKPT/DSCLK

 

 

 

 

 

IFETCH/DSI

CONTROL

 

 

 

 

IPIPE/DSO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHIP

 

 

CSBOOT

 

SELECTS BR

 

 

 

 

 

ADDR23/CS10

 

 

BG

 

 

PC6/ADDR22/CS9

 

BGACK

 

C

PC5/ADDR21/CS8

 

CS[10:0]

CONTROL

PC4/ADDR20/CS7

 

PORT

 

 

PC3/ADDR19/CS6

 

FC2

PC2/FC2/CS5

 

 

FC1

PC1/FC1/CS4

 

 

FC0

PC0/FC0/CS3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BGACK/CS2

 

 

 

 

 

BG/CS1

 

 

 

ADDR[23:19]

 

BR/CS0

 

 

 

 

 

 

ADDR[23:0]

 

 

ADDR[18:0]

 

 

SIZ1

 

 

PE7/SIZ1

 

EBI

SIZ0

 

 

PE6/SIZ0

 

DS

CONTROL

PORT E

PE5/DS

3

 

 

AS

PE4/AS

 

RMC

PE3/RMC

 

AVEC

PE2/AVEC

 

 

 

 

DSACK1

 

 

PE1/DSACK1

DSACK0

 

 

PE0/DSACK0

 

 

 

 

 

DATA[15:0]

 

 

DATA[15:0]

 

 

 

 

 

R/W

 

 

 

 

 

RESET

 

 

 

 

 

HALT

 

 

 

 

 

BERR

 

 

IRQ[7:1]

 

 

PF7/IRQ7

 

 

 

 

 

PF6/IRQ6

 

 

 

CONTROL

PORT F

PF5/IRQ5

 

 

 

PF4/IRQ4

 

 

 

PF3/IRQ3

 

 

 

PF2/IRQ2

 

 

 

 

 

PF1/IRQ1

 

MODCLK

 

 

PF0/MODCLK

 

CLOCK

 

 

CLKOUT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

XTAL

 

 

 

 

 

EXTAL

 

 

TSC

CONTROL

 

TSC

 

TEST

 

 

 

 

QUOT

 

FREEZE/QUOT

 

 

 

 

 

 

331 BLOCK

Figure 3-1 MCU Block Diagram

MC68331

OVERVIEW

MOTOROLA

USER’S MANUAL

 

3-3

 

 

 

 

 

 

V

 

NC

 

PGP0/IC1

 

PGP1/IC2

 

PGP2/IC3

 

PGP3/OC1

 

PGP4/OC2/OC1

 

PGP5/OC3/OC1

 

NC

V

V

 

PGP6/OC4/OC1

 

PGP7/IC4/OC5/OC1

PAI

 

NC

V

V

NC

 

NC

 

PWMA

 

PWMB

 

PCLK

V

V

 

ADDR23/CS10

 

PC6/ADDR22/CS9

 

PC5/ADDR21/CS8

 

PC4/ADDR20/CS7

 

PC3/ADDR19/CS6

 

PC2/FC2/CS5

 

PC1/FC1/CS4

 

PC0/FC0/CS3

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SS DD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SS DD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SS

 

DD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VDD

 

 

17

16

15

14

13

12

11

10

9

 

8

7

6

5

 

4

3

 

2

1

 

 

132

 

131

130

129

128

127

 

126

 

125

124

123

122

121

120

119

118

117

 

 

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

116

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NC

 

 

19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

115

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ADDR1

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

114

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ADDR2

 

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

113

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ADDR3

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

112

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ADDR4

 

 

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

111

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ADDR5

 

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

110

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ADDR6

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

109

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ADDR7

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

108

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ADDR8

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

107

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

VDD

 

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VSS

 

29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

105

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ADDR9

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

104

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ADDR10

 

 

31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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ADDR11

 

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ADDR12

 

 

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VSS

 

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MC68331

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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ADDR13

 

 

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ADDR14

 

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ADDR15

 

 

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ADDR16

 

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VDD

 

 

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VSS

 

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ADDR17

 

 

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ADDR18

 

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PQS0/MISO

 

 

43

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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PQS1/MOSI

 

44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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PQS2/SCK

 

 

45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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PQS3/PCS0/SS

 

 

 

46

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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PQS4/PCS1

 

 

47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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PQS5/PCS2

 

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PQS6/PCS3

 

 

49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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VDD

 

 

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SS

 

PQS7/TXD

 

RXD

 

IPIPE/DSO

 

IFETCH/DSI

 

BKPT/DSCLK

 

TSC

 

FREEZE/QUOT

 

SS

 

XTAL

DDSYN

 

EXTAL

 

DD

XFC

 

DD

 

CLKOUT

 

SS

 

RESET

 

HALT

 

BERR

 

PF7/IRQ7

 

PF6/IRQ6

 

PF5/IRQ5

 

PF4/IRQ4

 

PF3/IRQ3

 

PF2/IRQ2

 

PF1/IRQ1

 

PF0/MODCLK

 

R/W

 

PE7/SIZ1

 

PE6/SIZ0

 

PE4/AS

 

SS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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VDD

BGACK/CS2

BG/CS1

BR/CS0

CSBOOT

DATA0

DATA1

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VDD

VSS

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VSS

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VDD

VSS

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ADDR0

PE0/DSACK0

PE1/DSACK1

PE2/AVEC

PE3/RMC

PE5/DS

VDD

331 132-PIN QFP

Figure 3-2 Pin Assignments for 132-Pin Package

MOTOROLA

OVERVIEW

MC68331

3-4

 

USER’S MANUAL

NC

VSS

FC0/CS3

FC1/CS4

FC2/CS5 ADDR19/CS6 ADDR20/CS7 ADDR21/CS8 ADDR22/CS9

ADDR23/CS10 VDD VSS

PCLK

PWMB

PWMA NC NC

NC

VDD

VSS

NC

PAI GP7/IC4/OC5/OC1

PGP6/OC4 VDD VSS

NC PGP5/OC3/OC1 PGP4/OC2/OC1 PGP3/OC1 PGP2/IC3 PGP1/IC2

PGP0/IC1

NC

VSS

NC

V

 

BGACK/CS2

 

BG/CS1

 

BR/CS0

 

CSBOOT

 

DATA0

 

DATA1

 

DATA2

 

DATA3

V

V

 

DATA4

 

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DATA6

 

DATA7

 

NC

V

 

DATA8

 

NC

 

DATA9

 

DATA10

 

NC

 

DATA11

V

V

 

DATA12

 

DATA13

 

DATA14

 

DATA15

 

ADDR0

 

PE0/DSACK0

 

PE1/DSACK1

 

PE2/AVEC

 

PE3/RMC

 

PE5/DS

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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SS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

77

33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

76

34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

74

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

73

 

37

 

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DD

 

NC

 

ADDR1

 

ADDR2

 

ADDR3

 

ADDR4

 

ADDR5

 

ADDR6

 

ADDR7

 

ADDR8

DD

 

SS

 

ADDR9

 

ADDR10

 

ADDR11

 

ADDR12

 

NC

 

SS

 

NC

 

ADDR13

 

ADDR14

 

ADDR15

 

NC

 

ADDR16

 

DD

 

SS

 

ADDR17

 

ADDR18

 

PQS0/MISO

 

PQS1/MOSI

 

PQS2/SCK

 

PQS3/PCS0/SS

 

PQS4/PCS1

 

PQS5/PCS2

 

PQS6/PCS3

 

DD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

V

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

V

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

Figure 3-3 Pin Assignments for 144-Pin Package

3.3 Pin Descriptions

NC

VSS

PE4/AS

PE6/SIZ0

PE7/SIZ1

R/W

PF0/MODCLK

PF1/IRQ1

PF2/IRQ2

PF3/IRQ3

PF4/IRQ4

PF5/IRQ5

PF6/IRQ6

PF7/IRQ7

BERR

HALT

RESET

VSS

CLKOUT

VDD

XFC

3

NC

VDD

EXTAL

VDD

XTAL

VSS

FREEZE/QUOT

TSC

BKPT/DSCLK

IFETCH/DSI

IPIPE/DSO

RXD

PQS7/TXD

VSS

NC

331 144-PIN QFP

The following tables are a summary of the functional characteristics of MCU pins. Table 3-1 shows types of output drivers. Table 3-2 shows all inputs and outputs. Digital inputs and outputs use CMOS logic levels. An entry in the Discrete I/O column indicates that a pin can also be used for general-purpose input, output, or both. The I/O port designation is given when it applies. Table 3-3 shows characteristics of power pins. Refer to Figure 3-1 for port organization.

MC68331

OVERVIEW

MOTOROLA

USER’S MANUAL

 

3-5

 

 

Table 3-1 MCU Driver Types

 

 

 

Type

I/O

Description

 

 

 

A

O

Output-only signals that are always driven; no external pull-up required

 

 

 

Aw

O

Type A output with weak P-channel pull-up during reset

 

 

 

B

O

Three-state output that includes circuitry to pull up output before high impedance is

 

 

established, to ensure rapid rise time. An external holding resistor is required to maintain

 

 

logic level while the pin is in the high-impedance state.

 

 

 

Bo

O

Type B output that can be operated in an open-drain mode

 

 

 

Table 3-2 MCU Pin Characteristics

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pin

Output

Input

Input

Discrete

Port

 

 

 

Mnemonic

Driver

Synchronized

Hysteresis

I/O

Designation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

Y

N

O

 

ADDR23/CS10/ECLK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

Y

N

O

PC[6:3]

 

ADDR[22:19]/CS[9:6]

 

 

 

ADDR[18:0]

A

Y

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

Y

N

I/O

PE5

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

Y

N

I/O

PE2

AVEC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

Y

N

 

 

 

 

 

 

 

BERR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

BG/CS1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

Y

N

 

 

BGACK/CS2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

Y

 

 

BKPT/DSCLK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

Y

N

 

 

 

 

 

 

BR/CS0

 

 

 

 

 

CLKOUT

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

CSBOOT

 

 

DATA[15:0]1

Aw

Y

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

Y

N

I/O

PE4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

Y

N

I/O

PE1

 

 

 

 

 

 

DSACK1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

Y

N

I/O

PE0

 

 

 

 

 

DSACK0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

Y

Y

 

 

 

DSI/IFETCH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

DSO/IPIPE

 

 

 

 

 

EXTAL2

Special

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

Y

N

O

PC[2:0]

 

FC[2:0]/CS[5:3]

 

FREEZE/QUOT

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IC4/OC5

A

Y

Y

I/O

GP4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IC[3:1]

A

Y

Y

I/O

GP[7:5]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bo

Y

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HALT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

Y

Y

I/O

PF[7:1]

 

 

 

 

 

IRQ[7:1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MISO

Bo

Y

Y

I/O

PQS0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MODCLK1

B

Y

N

I/O

PF0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MOSI

Bo

Y

Y

I/O

PQS1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OC[4:1]

A

Y

Y

I/O

GP[3:0]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PAI2

Y

Y

I

 

 

 

 

 

 

 

PCLK2

Y

Y

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bo

Y

Y

I/O

PQS3

 

 

 

 

PCSO/SS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bo

Y

Y

I/O

PQS[6:4]

 

 

 

 

 

PCS[3:1]

 

PWMA, PWMB

A

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

Y

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bo

Y

Y

 

 

 

 

 

 

 

RESET

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

Y

N

I/O

PE3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RMC

 

MOTOROLA

 

OVERVIEW

 

 

MC68331

 

3-6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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