Freescale MC9S08QE32CLC

Freescale (NXP) MC9S08QE32CLC - 8-битный микроконтроллер семейства HCS08

Общее описание: MC9S08QE32CLC — это 8-битный микроконтроллер из семейства HCS08 компании Freescale (ныне NXP). Он построен на высокопроизводительном ядре S08, оптимизированном для обеспечения низкого энергопотребления и высокой производительности при работе от батареи. Микроконтроллер ориентирован на применение в cost-эффективных, но требовательных к надежности и функциональности устройствах: бытовая электроника, промышленные контроллеры, системы управления двигателями, датчики, охранные системы, игрушки и т.д.

Ключевая особенность семейства QE — встроенный модуль EEPROM (электрически стираемое программируемое ПЗУ), что позволяет хранить данные, которые необходимо изменять в процессе работы, без стирания всей программы во Flash-памяти.

Ключевые технические характеристики:

1. Ядро и производительность:

   • Архитектура: 8-битная, ядро Freescale HCS08 (S08).
   • Тактовая частота: До 20 МГц на шине (при внутреннем тактировании).
   • Команды: Полный набор инструкций HCS08, включая инструкции табличного перехода и обработки битов.

2. Память:

   • Flash-память (EEPROM для программы): 32 КБ с возможностью чтения/записи на лету (RWW).
   • ОЗУ (RAM): 2 КБ.
   • Встроенная EEPROM (данные): 1 КБ — основное конкурентное преимущество семейства. Обеспечивает до 100 000 циклов перезаписи.
   • Защита памяти: Возможность блокировки для защиты кода.

3. Периферия:

   • Таймеры: Два 2-канальных таймера (TPM1 и TPM2) с поддержкой ШИМ (PWM), захвата/сравнения.
   • Аналоговые интерфейсы:
     • 13-канальный 10-битный АЦП (Analog-to-Digital Converter) с автоматическим сравнением.
   • Коммуникационные интерфейсы:
     • SCI (UART): Один модуль асинхронной последовательной связи (Serial Communications Interface).
     • SPI: Один модуль синхронной последовательной периферийной шины (Serial Peripheral Interface).
     • I²C: Один модуль межпроцессорной шины (Inter-Integrated Circuit) на скорости до 100 кбит/с.
   • Системные модули:
     • Внутренний тактовый генератор (ICS): Генератор с подстройкой (FLL), работающий от внешнего резонатора 32.768 кГц или внутреннего RC-генератора. Позволяет обходиться без внешнего кварца на высокой частоте.
     • Сторожевой таймер (COP): Контроль зависания программы.
     • Таймер реального времени (RTC): Может работать в режимах ожидания (Wait, Stop3).
     • Модуль отладки (DBG): Внутрисхемная отладка через 2-контактный интерфейс (Background Debug Mode - BDM).

4. Ввод/Вывод:

   • Количество линий I/O: До 34 программируемых линий ввода/вывода с высокой нагрузочной способностью (до 10 мА).
   • Порты: Порты с возможностью настройки на внутреннюю подтяжку, перепаду по фронту и другие функции.

5. Электропитание и энергопотребление:

   • Напряжение питания: 2.7В - 5.5В (широкий диапазон, позволяющий работать как от 3В, так и от 5В логики и от батарей).
   • Энергосберегающие режимы: Wait, Stop2, Stop3 (с сохранением содержимого RAM и работой RTC).

6. Корпус и исполнение:

   • Корпус: LQFP-44 (Low-profile Quad Flat Package).
   • Температурный диапазон: Промышленный (обычно -40°C до +85°C или +105°C, зависит от суффикса).
   • Суффикс "C" в номере указывает на версию для широкого температурного диапазона/промышленного применения.
   • Суффикс "LC" — обозначение корпуса LQFP-44.

Парт-номера (альтернативные маркировки и варианты в семействе):

• Основной номер: MC9S08QE32CLC
• Варианты с другим объемом памяти в том же семействе и корпусе:
  • MC9S08QE8CLC (8 КБ Flash, 512 Б RAM, 512 Б EEPROM)
  • MC9S08QE16CLC (16 КБ Flash, 1 КБ RAM, 512 Б EEPROM)
  • MC9S08QE64CLC (64 КБ Flash, 4 КБ RAM, 2 КБ EEPROM) [Примечание: QE64 в LQFP-44 может иметь ограниченный набор периферии из-за числа ног].
• Варианты в других корпусах (для замены при изменении платы):
  • MC9S08QE32MPBE (QFN-42)
  • MC9S08QE32CPBE (LQFP-32)
  • MC9S08QE32FBE (SDIP-42)
• Бессвинцовые (RoHS) аналоги: Номер обычно остается тем же, но может добавляться маркировка "R" или указываться в документации как Green/Pb-Free. MC9S08QE32CLC уже соответствует современным стандартам.

Совместимые и аналогичные модели (для замены или выбора альтернативы):

1. Внутри семейства Freescale/NXP:

• Семейство MC9S08QExx: Прямые аналоги с разным объемом памяти (QE8, QE16, QE64). Часто возможна обратная совместимость по выводам и периферии с перепрошивкой кода.
• Семейство MC9S08QGxx (например, QG8): Более простое и дешевое семейство (меньше периферии, часто нет EEPROM, меньше ног). Подходит для downgrade.
• Семейство MC9S08QDxx (например, QD4): Еще более бюджетные MCU с минимальным набором функций.
• Семейство MC9S08AWxx: Более ранние модели с расширенной аналоговой периферией (операционные усилители, компараторы).

2. Аналоги от других производителей (требуют переработки схемы и кода):

• Microchip (Atmel) ATmega328P / ATmega168: Классические 8-битные AVR с похожей производительностью, объемом памяти (32КБ Flash, 2КБ RAM, 1КБ EEPROM) и периферией. Корпус TQFP-44. Широко известен благодаря Arduino.
• Microchip PIC18F45K22 / PIC18F46K22: 8-битные MCU от Microchip с архитектурой PIC, сопоставимыми характеристиками (до 64КБ Flash, EEPROM) и набором периферии.
• STMicroelectronics STM8S105 / STM8S207: 8-битные микроконтроллеры STM8 с ядром, работающим на частоте до 24 МГц, встроенной EEPROM и похожим набором периферии. Популярны в промышленности.
• Silicon Labs (Energy Micro) EFM8BB1/EFM8SB1: Современные 8-битные микроконтроллеры с ядром 8051, ультранизким энергопотреблением и богатой периферией. Являются технологичным аналогом.

Важное примечание: При замене на аналог от другого производителя необходимо учитывать полную несовместимость по ядру, набору команд, периферии (регистрам) и среде разработки. Требуется перенос кода и, возможно, изменение принципиальной схемы. Замена внутри семейства Freescale/NXP HCS08 обычно наиболее безболезненна.