Freescale MC68331CEH20

Отличный выбор! MC68331 — это легендарный 32-битный микроконтроллер от Freescale (ныне NXP), который широко использовался в промышленной автоматике, автомобильной электронике и телекоммуникационном оборудовании в 1990-х — 2000-х годах.

Вот подробное описание и технические характеристики для модели MC68331CEH20.

Общее описание MC68331

MC68331 — это высокоинтегрированный 32-битный микроконтроллер на базе ядра CPU32 (улучшенная версия процессора Motorola 68000). Его ключевая особенность — модульная архитектура Modular Integration System (MIS), которая объединяет мощное процессорное ядро с набором программируемых периферийных модулей на одном кристалле. Он был особенно популярен благодаря встроенному модулю Time Processor Unit (TPU) для сложного управления временными интервалами и шиной Queued Serial Module (QSM).

Расшифровка партномера MC68331CEH20

• MC — Серия Motorola Semiconductor.
• 68331 — Базовое обозначение модели (семейство).
• C — Корпус: CQFP (Ceramic Quad Flat Pack).
• E — Температурный диапазон: Расширенный коммерческий/промышленный (-40°C до +85°C).
• H20 — Тактовая частота: 20 МГц.

Ключевые технические характеристики MC68331CEH20

1. Процессорное ядро (CPU32):

• Архитектура: 32-битная, с 32-битными регистрами и адресным пространством.
• Тактовая частота: 20 МГц (максимальная для данной модификации).
• Производительность: ~3.5 MIPS (при 20 МГц).
• Режимы адресации: 18, полная совместимость с 68000/68010.
• Встроенный модуль системной интеграции (SIM): Управление сбросом, тактированием, чип-селектами, watchdog-таймером.

2. Память:

• Внутренняя ОЗУ (SRAM): 2 Кбайт.
• Внутреннее ПЗУ (Mask ROM): 0 Кбайт (буква "C" в партномере часто означает версию без масковой ROM, только для внешней памяти).
• Адресное пространство: 16 Мбайт (24-битная адресная шина).
• Шина: Мультиплексированная 16-битная шина данных/адреса.

3. Критически важные периферийные модули:

• Time Processor Unit (TPU):
  • 16 независимых каналов таймера/счетчика.
  • Выполняет микрокод (time functions) независимо от CPU (например, ШИМ, ввод/вывод, управление двигателями).
  • Освобождает ЦПУ для других задач.
• Queued Serial Module (QSM):
  • QSPI (Queued Serial Peripheral Interface): Очередной SPI с автоматической очередью команд.
  • SCI (Serial Communications Interface): 2 асинхронных последовательных порта (UART).
• General Purpose Timer (GPT):
  • 2-канальный 16-битный таймер.
  • Функции: захват/сравнение, счет событий, ШИМ.
• Чип-селекты: 12 программируемых сигналов выбора внешних устройств.

4. Системные характеристики:

• Напряжение питания: 5.0 В ±10% (типичное для технологии того времени).
• Температурный диапазон: -40°C до +85°C.
• Корпус: CQFP-132 (132 вывода, керамический корпус).

Парт номера (полный список модификаций MC68331)

Модели различались по частоте, наличию ПЗУ, корпусу и температурному диапазону.

По частоте и памяти (примеры):

• MC68331CFC16 — 16 МГц, 0 КБ ROM, PQFP, коммерческий (0°C to 70°C).
• MC68331RC20 — 20 МГц, 0 КБ ROM, PGA, коммерческий.
• MC68331FE20 — 20 МГц, 32 КБ Mask ROM, CQFP, расширенный температурный диапазон.
• MC68331CEH16 — 16 МГц, 0 КБ ROM, CQFP, расширенный температурный диапазон.
• MC68331CAB20 — 20 МГц, 0 КБ ROM, TQFP, коммерческий.

Версии с Flash-памятью (поздние, более редкие):

• MC68F333 — Аналог 68331 со встроенной Flash-памятью.

Совместимые и аналогичные модели

1. Прямые аналоги и преемники от Freescale/NXP:

• MC68332 — Более известный и популярный "брат". Отличается от 68331 наличием 4 КБ встроенной SRAM (вместо 2 КБ) и несколько улучшенным TPU. Партномера и распиновка очень похожи, часто являются прямой заменой с учетом различий в памяти.
• MC68334 — Урезанная версия: 8-битная шина данных, меньше выводов, нет QSM. Подходит для более простых задач.
• MC68376 / MC68336 (DragonBall) — Развитие линейки с дополнительной периферией (например, контроллер ЖК-дисплея). Широко использовались в КПК (Palm Pilot).
• MC68340 / MC68330 — Модели с другим набором периферии (нет TPU, но есть другие таймеры).
• MPC500 / MPC5xx — Эволюционное развитие архитектуры PowerPC, пришедшее на смену семейству 683xx в автомобильной и промышленной электронике.

2. Совместимые по функционалу микроконтроллеры от других производителей: Прямых pin-to-pin аналогов от других вендоров нет, но по архитектуре и применению аналогами можно считать 32-битные микроконтроллеры с развитой периферией для реального времени:

• Texas Instruments (TI): Серия TMS470 (на ядре ARM) для автомобилей.
• Infineon: Серия C166/XC2000 для автомобильной и промышленной автоматики.
• Renesas: Серии SH, RX, RH850.
• STMicroelectronics: Серия STM32F2/F4/F7 (на ядре ARM Cortex-M) с модулями高级定时器 (для замены TPU) и богатой периферией.

3. Совместимость при проектировании:

• Программная: Код, написанный на C или ассемблере для CPU32, может быть с небольшими доработками перенесен на MC68332 или другие микроконтроллеры семейства.
• Аппаратная: MC68331 и MC68332 часто являются пин-совместимыми (в одном и том же корпусе), но необходимо проверять даташиты конкретных модификаций и учитывать разницу в объеме SRAM.

Области применения (где вы можете его встретить):

• Промышленные контроллеры (ПЛК).
• Блоки управления двигателем (ECU) и антиблокировочные системы (ABS) в автомобилях 90-х — начала 2000-х.
• Телекоммуникационное оборудование (модемы, маршрутизаторы).
• Медицинское оборудование.
• Измерительные приборы.

Примечание: MC68331 является устаревшим изделием (End-of-Life). Для новых разработок рекомендуется использовать современные аналоги (например, на ядрах ARM Cortex-M от NXP, ST, TI), которые предлагают лучшую производительность, энергоэффективность и доступность.