Freescale MC68HC11K1CFNE4R

Отличный выбор! Freescale MC68HC11K1CFNE4R — это мощный 8/16-битный микроконтроллер из легендарного семейства HC11, который широко использовался в промышленной автоматике, автомобильной электронике и сложных встраиваемых системах. Вот его подробное описание.

Описание и основные особенности

MC68HC11K1 — это флагманская модель семейства 68HC11 с максимально расширенной периферией и памятью. Модель с суффиксом CFNE4R указывает на конкретные параметры корпуса, температуры и памяти.

• Архитектура: Гарвардская, с раздельными шинами для данных и команд.
• Ядро: 8-битное, с 16-битным АЛУ, внутренней 16-битной шиной данных и 16-битным индексным регистром. Тактовая частота ядра — до 4 МГц (цикл 250 нс).
• Ключевое преимущество: Высокая интеграция. Микроконтроллер объединяет на одном кристалле ЦПУ, ОЗУ, ПЗУ/ЭППЗУ, EEPROM, таймеры, контроллер последовательных интерфейсов, АЦП и систему защиты от сбоев.
• Основное применение: Сложные системы управления, где требуется надежность, развитая периферия и возможность работы в реальном времени: промышленные контроллеры, телекоммуникационное оборудование, автомобильные системы (до эпохи CAN), медицинские приборы.

Детальные технические характеристики

1. Память:

• Внутреннее ОЗУ (RAM): 768 байт (расширяемо внешне)
• Внутреннее ПЗУ/ЭППЗУ (ROM/EPROM): 24 Кбайт (в данной модификации, скорее всего, EPROM или OTP-версия)
• Внутренняя EEPROM: 640 байт (с защитой от стирания на уровне байтов)
• Адресное пространство: 1 Мбайт (расширенный режим за счет мультиплексирования шины адрес/данные)

2. Периферия и встроенные модули:

• Аналого-цифровой преобразователь (АЦП): 8-канальный, 8-битный.
• Таймерная система: Многофункциональный 16-битный таймер с 3 каналами ввода/захвата и 5 каналами вывода/сравнения. Один канал может работать как ШИМ (PWM).
• Последовательные интерфейсы:
  • Асинхронный последовательный порт (SCI): Один канал, с поддержкой стандарта RS-232.
  • Синхронный последовательный порт (SPI): Один высокоскоростной канал для связи с периферийными микросхемами.
• Сторожевой таймер (Watchdog Timer): Для восстановления системы после сбоев.
• Система защиты (Clock Monitor, COP): Контроль стабильности тактового генератора.
• Порты ввода/вывода: 8 программируемых портов (всего 56 линий I/O), многие с альтернативными функциями (управление шиной, таймером, прерываниями).

3. Электрические и физические параметры:

• Напряжение питания: +5 В ±10%.
• Тактовая частота: Максимальная 4.0 МГц (частота внешнего кварца может быть в 2 или 4 раза выше, в зависимости от режима).
• Температурный диапазон: Суффикс E4 указывает на промышленный диапазон (-40°C до +85°C).
• Корпус: Суффикс R указывает на корпус PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier). FNE — это код варианта корпуса PLCC с 84 выводами.

4. Система прерываний: 21 вектор прерываний с программируемым приоритетом.

Расшифровка парт-номера MC68HC11K1CFNE4R

• MC — Motorola (позже Freescale, ныне NXP).
• 68HC11 — семейство микроконтроллеров.
• K1 — модификация с максимальной памятью и периферией.
• C — тип корпуса (общий код, уточняется суффиксом).
• F — версия с EPROM/OTP-памятью 24 КБ.
• N — наличие EEPROM 640 байт.
• E4 — промышленный температурный диапазон -40°C до +85°C.
• R — тип корпуса PLCC-84.

Парт-номера и совместимые модели

Этот микроконтроллер имеет несколько вариантов, отличающихся типом памяти, температурным диапазоном и корпусом.

1. Прямые аналоги и варианты MC68HC11K1:

• MC68HC11K1CFN4 / MC68HC11K1CFNE4 — Ближайшие аналоги, могут отличаться вариантом корпуса (например, CQFP). Суффикс E часто опускается.
• MC68HC11K1CV4 — Версия с масочным ПЗУ (ROM) вместо EPROM. Для крупносерийного производства.
• MC68HC711K1CFN4 — Версия с однократно программируемой памятью (OTP EPROM), электрически идентичная, но без окошка для УФ-стирания.
• MC68HC11K1CCFU4 — Пример версии в корпусе CQFP-80.

2. Совместимые модели из семейства HC11 (с похожей архитектурой, но другими характеристиками):

• MC68HC11A8/A0/E9 — Классические модели с меньшим объемом памяти (8К ROM, 512 RAM, 512 EEPROM) и периферии. Программно-совместимы на уровне ядра и основных регистров, но требуют адаптации кода из-за различий в адресах периферии и векторов прерываний.
• MC68HC11F1 — Модель с 1К RAM, 512 EEPROM, но без внутреннего ПЗУ, работает только в расширенном мультиплексном режиме.
• MC68HC11G5/G7 — Модели с 16К ROM, большим ОЗУ, дополнительными ШИМ-каналами и CAN-контроллером (у G7). Более продвинутая периферия.

3. Современные аналоги (от NXP): Семейство HC11 считается устаревшим, но для новых разработок NXP предлагает современные и более производительные аналоги:

• HC12 (S12/S12X) — Прямой эволюционный преемник с 16-битным ядром, обратной совместимостью на уровне исходного кода (требуется рекомпиляция) и богатой периферией (CAN, FlexRay, больше памяти).
• HC16 (S32) — Для очень требовательных автомобильных применений (32-битное ядро).
• Микроконтроллеры на ядре ARM Cortex-M (серии Kinetis, LPC, i.MX RT) — Современная рекомендация для новых проектов. Они предлагают на порядок более высокую производительность, энергоэффективность, современную периферию и доступные средства разработки. Миграция с HC11 потребует полного переписывания кода, но является стратегически верным решением.

Важно: При замене на другую модель HC11 необходимо тщательно сверять датшиты (Data Sheet) и технические описания (Technical Reference Manual), уделяя внимание распиновке, адресам регистров периферии и векторам прерываний.