Freescale MC68HC11A1MFNER

Отличный выбор! MC68HC11A1MFNER — это один из самых известных и широко использовавшихся 8-микроконтроллеров в истории, «рабочая лошадка» 90-х и начала 2000-х годов. Вот подробное описание и технические характеристики.

Общее описание

MC68HC11A1 — это 8-битный микроконтроллер с полным набором периферии на одном кристалле, основанный на ядре CPU68HC11. Он был разработан компанией Motorola (позже полупроводниковое подразделение стало Freescale, затем NXP). Модель с суффиксом MFNER относится к конкретному варианту корпуса и температурного диапазона.

• Архитектура: Гарвардская (с раздельной шиной для программ и данных).
• Основное назначение: Встраиваемые системы, промышленная автоматика, автомобильная электроника (до появления более специализированных решений), телекоммуникационное оборудование, учебные и хобби-проекты.
• Ключевые особенности: Высокая интеграция, низкое энергопотребление, мощный набор инструкций (включая умножение), несколько режимов работы (одиночный, расширенный).

Расшифровка парт-номера (MC68HC11A1MFNER)

• MC: Motorola Semiconductor.
• 68: Обозначение семейства (наследник 6800).
• HC: CMOS-техпроцесс (High-density CMOS).
• 11: Обозначение семейства микроконтроллеров HC11.
• A1: Конкретная модель в семействе (объём памяти, набор периферии).
• M: Вариант корпуса (в данном случае M = 52-выводный PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier)).
• F: Диапазон рабочей температуры (F = от -40°C до +85°C, промышленный).
• N: Обозначение для бессвинцовой упаковки (в оригинальных Motorola/Freescale часто означало «tape and reel»).
• E: Версия ядра или ревизия.
• R: Тип упаковки (часто R = на катушке (tape and reel)).

Технические характеристики MC68HC11A1

Ядро и память

• ЦП: 8-битное ядро CPU68HC11, тактовая частота до 3.0 MHz (на внешнем кварце или внутреннем генераторе).
• Внутренняя тактовая частота шины: 1/4 от частоты кварца (при 12MHz кварце → 3MHz шина).
• Встроенная ПЗУ (ROM): 8 КБ (модель A1 — с маской ПЗУ, программируется на заводе). Важно: A1 не имеет EEPROM/Flash.
• Встроенная ОЗУ (RAM): 512 байт.
• Встроенная EEPROM: Нет (в моделях A8 — 512 байт, в E9 — 12 КБ).
• Адресное пространство: 64 КБ.

Периферия (интегрированная на кристалле)

1. Таймеры:
   • 16-битный основной таймер с системой захвата/сравнения (Input Capture / Output Compare) — 4 канала.
   • Сторожевой таймер (Watchdog Timer).
   • Программируемый таймер реального времени (RTI).
2. Последовательные интерфейсы:
   • Асинхронный последовательный порт (SCI) — UART (для связи с ПК, модемами).
   • Синхронный последовательный порт (SPI) — для связи с периферийными микросхемами (ADC, DAC, памяти).
3. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП):
   • 8-канальный, 8-битный АЦП.
4. Порты ввода/вывода:
   • 5 портов (A, B, C, D, E), всего 38 линий I/O (в конфигурации с 52 выводами).
   • Порты могут быть использованы как:
     • Стандартный GPIO.
     • Шина адреса/данных (в расширенных режимах).
     • Линии таймеров (захват/сравнение).
     • Линии SPI/SCI.
     • Аналоговые входы АЦП (порт E).

Электрические характеристики

• Напряжение питания: +5В ±10%.
• Потребляемый ток: ~10-15 мА в активном режиме при 3 МГц, значительно меньше в режиме ожидания (STOP).
• Режимы пониженного энергопотребления: STOP, WAIT.

Режимы работы (конфигурируются выводами MODA/B при сбросе)

1. Одиночный режим (Single-Chip): Используется встроенная память (ROM, RAM). Внешняя шина неактивна. Стандартный режим для встроенных систем.
2. Расширенный режим (Expanded): Микроконтроллер работает как микропроцессор. Внутреннее ПЗУ отключается, порты B и C используются как шина адреса/данных для подключения внешней памяти (RAM, ROM, Flash).
3. Тестовый режим (Bootstrap): Для загрузки небольшой программы через последовательный порт (часто использовался для программирования).
4. Специальный режим (Special): Для отладки и тестирования.

Парт-номера и совместимые модели

Прямые аналоги и варианты в других корпусах (Motorola/Freescale):

• MC68HC11A1FN / MC68HC11A1CFN — 52-выводный PLCC, промышленный температурный диапазон.
• MC68HC11A1CP — 48-выводный DIP (Dual In-line Package), самый популярный для макетных плат.
• MC68HC11A1CFN2 / MC68HC11A1CFN3 — более поздние ревизии.
• MC68HC11A0 — версия без внутреннего маскированного ПЗУ (только RAM).

Совместимые/альтернативные модели в том же семействе (с улучшенными характеристиками):

• MC68HC11E9 — «Флагман» базового семейства. Имеет 12 КБ EEPROM/Flash, 512 байт RAM, 512 байт EEPROM, более мощные таймеры. Полная программная совместимость с A1.
• MC68HC11E1 — Аналог E9, но с 512 байт EEPROM вместо 12 КБ.
• MC68HC11A8 — Промежуточная модель: 8 КБ ROM, 512 байт RAM, 512 байт EEPROM.
• MC68HC711E9 — OTP-версия (One-Time Programmable) E9 с UV-стираемым окном или версия с Flash.
• MC68HC11F1 — Версия с большим объемом RAM (1 КБ) и дополнительными функциями таймера.

Совместимые микроконтроллеры от других производителей:

• NXP (ранее Freescale) продолжает поддерживать архитектуру в виде микроконтроллеров HC(S)08 и S12, но они не являются бинарно- или пинингово-совместимыми. Требуется портирование кода.
• Микроконтроллеры на ядре 68HC11 выпускались также компаниями Toshiba (серия TMP86CH), но их доступность сейчас крайне низка.

Применение сегодня

• Обслуживание старого оборудования: Промышленные контроллеры, медицинские приборы, автомобильные системы 90-х/2000-х.
• Образование: До сих пор используется в некоторых учебных курсах по архитектуре микроконтроллеров.
• Хобби: Благодаря обширной документации и простоте — для любительских проектов (чаще в DIP-корпусе).

Важное замечание

MC68HC11A1 является микроконтроллером с маскированным ПЗУ. Это означает, что программу в его ПЗУ можно записать только на заводе-изготовителе при заказе большой партии. Для прототипирования и мелких серий использовались OTP-версии (например, MC68HC711A1) или версии с EEPROM/Flash (E9, A8).