Freescale MC68HC11K1CFUE3

Отличный выбор! Freescale MC68HC11K1CFUE3 — это мощный и гибкий 8/16-разрядный микроконтроллер (МК) из легендарного семейства 68HC11, которое стало отраслевым стандартом для встраиваемых систем в 80-90-х годах и до сих пор используется во многих legacy-проектах.

Вот подробное описание и технические характеристики.

Общее описание MC68HC11K1CFUE3

Это старшая, наиболее продвинутая модель в линейке HC11, представляющая собой 4-й уровень производительности (K-Series). МК построен на ядре CPU11 и отличается расширенной периферией, большим объемом памяти и улучшенными таймерными системами по сравнению с базовыми моделями (такими как HC11A8, E9).

• Архитектура: 8-битное АЛУ с 16-битными регистрами и адресацией (отсюда и определение 8/16-битный).
• Основное назначение: Сложные встраиваемые системы, требующие большого объема памяти, многочисленных интерфейсов связи и мощных функций таймера/счетчика. Применялся в промышленной автоматике, телекоммуникационном оборудовании, сложных контроллерах автомобилей, медицинских приборах.
• Ключевая особенность: Наличие MMU (Memory Management Unit) — блока управления памятью, позволяющего адресовать до 1 МБайт внешней памяти (в режиме расширенного мультиплексирования), что для семейства HC11 является уникальной и мощной возможностью.

Детальные технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Ядро: CPU11 (M68HC11)
• Тактовая частота: До 4 МГц (номинальная, с возможностью работы на более высоких частотах в ряде применений).
• Системная шина: До 2 МГц в режиме расширенного немультиплексированного режима.
• Набор инструкций: Богатый набор, включая умножение и деление.

2. Память:

• Внутренняя EEPROM: 768 байт (с защитой от случайного стирания/записи).
• Внутренняя RAM: 1024 байт (1 КБ).
• Внутренний ROM/OTPROM: 32 КБ (маска или однократно программируемая память в данной модификации).
• Внешняя память: Поддержка до 1 МБайт через MMU (адресные линии A16-A23).

3. Периферия и интерфейсы:

• Аналого-цифровой преобразователь (АЦП): 8-канальный, 8-битный.
• Таймерная система (TIM): Многофункциональный 16-битный таймер с 8 каналами ввода/вывода (4 входных канала захвата, 4 выходных канала сравнения + 1 дополнительный). Поддержка ШИМ (PWM).
• Последовательные интерфейсы:
  • Асинхронный (SCI): 1 порт, с поддержкой стандартного UART.
  • Синхронный (SPI): 1 высокоскоростной порт.
• Сторожевой таймер (COP): Для защиты от зависаний программы.
• Структура портов ввода/вывода: 8 портов (A, B, C, D, E, F, G, H) с общей сложностью 59 линий I/O. Порты многофункциональны и могут использоваться для данных, адресации, прерываний или специализированных функций таймера/АЦП.
• Прерывания: Расширенная система прерываний (маскируемые и немаскируемые, включая RESET, XIRQ, IRQ).

4. Упаковка и условия эксплуатации:

• Упаковка (Package): QFP-80 (Quad Flat Package, 80 выводов).
• Температурный диапазон: Промышленный (Industrial), обычно от -40°C до +85°C.
• Напряжение питания: 5В ±10% (одно напряжение).

5. Особые режимы работы:

• Одиночный чип (Single Chip): Все функции выполняются внутренними ресурсами.
• Расширенный (Expanded): С возможностью подключения внешней памяти и периферии (мультиплексированный и немультиплексированный режимы).
• Отладка (Bootstrap): Специальный режим для начальной загрузки и программирования.
• Специальный тестовый (Special Test).
• Режим пониженного энергопотребления (STOP, WAIT).

Расшифровка парт-номера MC68HC11K1CFUE3

• MC — Motorola (производитель, позже подразделение стало Freescale, затем NXP).
• 68HC11 — Семейство микроконтроллеров.
• K1 — Модель (K-серия, уровень 1).
• C — Тип корпуса (C = 80-выводной QFP).
• F — Диапазон температуры (F = Industrial, -40°C to +85°C).
• U — Наличие EEPROM.
• E3 — Объем памяти и специфические настройки (E3 = 32KB ROM, 1KB RAM, 768B EEPROM, версия MMU).

Прямые аналоги и совместимые модели (Part Numbers)

Совместимость может быть на нескольких уровнях: полная аппаратная и выводная совместимость (пин-ту-пин) или совместимость по ядру и коду.

1. Прямые аналоги (ближайшие по функционалу в семействе K):

• MC68HC11K1CFU — Базовая версия, может отличаться температурным диапазоном или отсутствием суффикса "E3".
• MC68HC11K1CFN — Версия в PLCC-84 корпусе. Функционально идентична, но корпус другой, требуется адаптер для замены.
• MC68HC11K1CAB — Версия с масочным ПЗУ (Mask ROM) вместо OTPROM.
• MC68HC11K4 — Модель с увеличенным объемом внутренней EEPROM (4 КБ). Очень близкий аналог, часто используется как более функциональная замена.

2. Совместимые по ядру и коду (требуют проверки перехода и периферии): Эти модели принадлежат к тому же семейству HC11, но имеют меньше памяти или периферии. Программный код может быть портирован, но требуется переразводка платы и адаптация:

• MC68HC11F1 — Имеет MMU и поддержку внешней памяти, но меньше внутренней памяти (16К ROM, 512 RAM, 512 EEPROM). Близкий функциональный аналог младшего уровня.
• MC68HC11E9 — Классическая и самая популярная модель HC11 (12К ROM, 512 RAM, 512 EEPROM). Нет MMU и поддержки 1 МБ внешней памяти.
• MC68HC11A8 — Одна из базовых моделей (8К ROM, 256 RAM, 512 EEPROM).

3. Современные аналоги (от NXP): Семейство HC11 официально снято с производства (статус NRND — Not Recommended for New Design). Для новых проектов NXP предлагает современные и более производительные архитектуры:

• S12 MagniV (S12ZVL, S12VR и др.) — 16-битные МК, сохраняющие частичную совместимость по коду с HC11/S12, со встроенными драйверами для двигателей.
• S12XE — Высокопроизводительные 16-битные МК с расширенной периферией, полной совместимостью с S12 и хорошей производительностью.
• ARM Cortex-M ядра (серии Kinetis, LPC и др.) — Для совершенно новых разработок рекомендуется переход на 32-битные ядра Cortex-M, которые предлагают на порядок большую производительность, энергоэффективность и современную периферию.

Важное примечание:

При поиске замены для существующего проекта с MC68HC11K1CFUE3 необходимо учитывать не только парт-номер, но и тип корпуса, напряжение питания, тактовую частоту и, что критично, версию MMU и контрольных регистров, так как они могли меняться между ревизиями кристалла. Всегда сверяйтесь с даташитами (Technical Data Sheets) и руководствами пользователя (Reference Manuals).