HCS12
Microcontrollers
freescale.com
MC9S12XS256
Reference Manual
Covers MC9S12XS Family
MC9S12XS256
MC9S12XS128
MC9S12XS64
MC9S12XS256RMV1
Rev. 1.09
09/2009
To provide the most up-to-date information, the document revision on the World Wide Web is the most
current. A printed copy may be an earlier revision. To verify you have the latest information available, refer
to: http://freescale.com/
This document contains information for the complete S12XS Family and thus includes a set of separate
flash (FTMR) module sections to cover the whole family. A full list of family members and options is
included in the appendices.
This document contains information for all constituent modules, with the exception of the CPU. For CPU
information please refer to CPU12XV1 in the CPU12/CPU12X Reference Manual.
Revision History
Date
Revision
Level
Description
March, 2009 1.07
Corrected pin name in 112LQPF pinout
Updated XMMC, MSCAN, PIM sections
May, 2009 1.08
Removed all KGD references
Corrected Detailed Register Map (FERSTAT)
Corrected statement on VDDA/VDDX protection diodes
September,
2009
1.09
Updated Chapter 8 S12XE Clocks and Reset Generator (S12XECRGV1)
Updated Chapter 14 Serial Communication Interface (S12SCIV5)
Updated Chapter 16 Timer Module (TIM16B8CV2) Block Description
Updated Chapter 18 256 KByte Flash Module (S12XFTMR256K1V1)
Updated Chapter 19 128 KByte Flash Module (S12XFTMR128K1V1)
Updated Chapter 20 64 KByte Flash Module (S12XFTMR64K1V1)
S12XS Family Reference Manual, Rev. 1.09
Freescale Semiconductor 3
Chapter 1 Device Overview S12XS Family . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Chapter 2 Port Integration Module (S12XSPIMV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
Chapter 3 Memory Mapping Control (S12XMMCV4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125
Chapter 4 Interrupt (S12XINTV2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149
Chapter 5 Background Debug Module (S12XBDMV2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165
Chapter 6 S12X Debug (S12XDBGV3) Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191
Chapter 7 Security (S12XS9SECV2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .227
Chapter 8 S12XE Clocks and Reset Generator (S12XECRGV1) . . . . . . . . . . . . . . .233
Chapter 9 Pierce Oscillator (S12XOSCLCPV2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .263
Chapter 10 Analog-to-Digital Converter (ADC12B16CV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .267
Chapter 11 Freescale’s Scalable Controller Area Network (S12MSCANV3) . . . . . .293
Chapter 12 Periodic Interrupt Timer (S12PIT24B4CV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .347
Chapter 13 Pulse-Width Modulator (S12PWM8B8CV1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .363
Chapter 14 Serial Communication Interface (S12SCIV5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .395
Chapter 15 Serial Peripheral Interface (S12SPIV5). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .433
Chapter 16 Timer Module (TIM16B8CV2) Block Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . .459
Chapter 17 Voltage Regulator (S12VREGL3V3V1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .487
Chapter 18 256 KByte Flash Module (S12XFTMR256K1V1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . .505
Chapter 19 128 KByte Flash Module (S12XFTMR128K1V1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . .555
Chapter 20 64 KByte Flash Module (S12XFTMR64K1V1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .605
Appendix A Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .655
Appendix B Package Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .696
Appendix C PCB Layout Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .706
Appendix D Derivative Differences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .710
Appendix E Detailed Register Address Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .711
Appendix F Ordering Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .733
S12XS Family Reference Manual, Rev. 1.09
4 Freescale Semiconductor
S12XS Family Reference Manual, Rev. 1.09
Freescale Semiconductor 5
Chapter 1
Device Overview S12XS Family
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.1 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.2 Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
1.1.3 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.1.4 Device Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.1.5 Address Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
1.1.6 Detailed Register Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.1.7 Part ID Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
1.2 Signal Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2.1 Device Pinout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2.2 Pin Assignment Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
1.2.3 Detailed Signal Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
1.2.4 Power Supply Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
1.3 System Clock Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
1.4 Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
1.4.1 Chip Configuration Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
1.4.2 Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
1.4.3 Freeze Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
1.5 Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
1.6 Resets and Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
1.6.1 Resets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
1.6.2 Vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
1.6.3 Effects of Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
1.7 ATD0 Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
1.7.1 External Trigger Input Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
1.7.2 ATD0 Channel[17] Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
1.8 VREG Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
1.8.1 Temperature Sensor Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
1.9 Oscillator Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Chapter 2
Port Integration Module (S12XSPIMV1)
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.1.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.1.2 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.2 External Signal Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.3 Memory Map and Register Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
2.3.1 Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
