Freescale MC9S08QE128CFTR

Отличный выбор микроконтроллера! Freescale MC9S08QE128CFTR — это высокопроизводительный 8-битный микроконтроллер семейства HCS08, широко использовавшийся в промышленной, автомобильной и потребительской электронике. Ниже представлено подробное описание.

Описание

MC9S08QE128 — это ядро 8-битного микроконтроллера с высокой производительностью и низким энергопотреблением. Он основан на архитектуре HCS08, которая является эволюционным развитием знаменитой архитектуры HC08. Микроконтроллер ориентирован на приложения, требующие большого объема памяти, богатой периферии и надежной работы.

Ключевая особенность QE-серии: Наличие EEPROM (электрически стираемой программируемой постоянной памяти) на кристалле, что крайне полезно для хранения данных калибровки, конфигурационных параметров или логов, которые необходимо изменять в процессе работы.

Специфика модели MC9S08QE128CFTR:

• MC9S08 — семейство микроконтроллеров.
• QE — подсемейство с EEPROM.
• 128 — объем Flash-памяти в КБ.
• C — версия ядра (часто указывает на частоту и набор инструкций).
• F — вариант температурного диапазона (обычно промышленный, -40°C до +85°C).
• T — тип корпуса (TQFP — Thin Quad Flat Package).
• R — вариант упаковки (на бобине/рулоне).

Технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: 8-бит, семейство HCS08.
• Тактовая частота: До 40 МГц на шине (максимальная частота ядра — 20 МГц при внутреннем тактировании, но с использованием ФАПЧ может достигать 40 МГц на шине).
• Производительность: ~2 такта на инструкцию в среднем, что дает около 10 MIPS на 20 МГц.
• Напряжение питания: 2.7В — 5.5В (широкий диапазон, позволяет работать от батареи и от 5В стабилизатора).

2. Память:

• Flash-память (для кода): 128 КБ с возможностью записи/стирания в процессе работы.
• EEPROM-память (для данных): 2 КБ — ключевое преимущество серии QE.
• ОЗУ (RAM): 8 КБ.
• Регистры ввода/вывода: Отображаются в память.

3. Периферия и интерфейсы (богатый набор):

• Таймеры:
  • 2-канальный 16-битный таймер (TPM) с поддержкой ШИМ, захвата/сравнения.
  • 8-битный таймер-счетчик (MTIM).
  • Контроллер реального времени (RTC) с отдельным источником тактирования.
• Аналоговые интерфейсы:
  • АТЦ (АЦП): 16-канальный, 12-битный, с возможностью автоматического сравнения.
• Коммуникационные интерфейсы:
  • SCI (UART): 2 модуля (асинхронный последовательный интерфейс).
  • SPI: 1 модуль (синхронный последовательный интерфейс).
  • I²C: 1 модуль (Inter-Integrated Circuit).
• Системные модули:
  • Встроенный генератор (ICG) с ФАПЧ, позволяющий работать без внешнего кварца.
  • Сторожевой таймер (COP).
  • Монитор питания (LVD).
  • Генератор случайных чисел (RNG).

4. Корпус и выводы:

• Корпус: TQFP-64 (Thin Quad Flat Package, 64 вывода).
• Количество линий ввода/вывода (GPIO): До 55 линий (зависит от конфигурации альтернативных функций).

5. Рабочие условия:

• Температурный диапазон: -40°C до +85°C (промышленный).
• Упаковка: Поставляется в рулоне (tape and reel), что удобно для автоматизированной сборки.

Парт-номера (Part Numbers) и аналоги в линейке

Одна модель часто имеет несколько парт-номеров в зависимости от температурного диапазона и корпуса.

Прямые аналоги в серии QE128:

• MC9S08QE128CFT — то же самое, но может отличаться вариантом упаковки (лоток вместо рулона).
• MC9S08QE128CFD — корпус QFN-64 (более компактный, без выводов).
• MC9S08QE128CFF — корпус QFP-64 (более старый тип корпуса).
• MC9S08QE128CAC — вариант с расширенным температурным диапазоном (-40°C до +125°C), часто для автомобильных применений (AEC-Q100).

Совместимые модели в том же семействе (пин-в-пин и функционально):

Важно: Совместимость бывает полной (пин-в-пин и программно) или частичной (только пин-в-пин). Всегда проверяйте документацию!

1. С меньшим объемом памяти (для экономии):

   • MC9S08QE96CFTR — 96 КБ Flash, 4 КБ RAM, 2 КБ EEPROM.
   • MC9S08QE64CFTR — 64 КБ Flash, 4 КБ RAM, 2 КБ EEPROM.
   • MC9S08QE32CFTR — 32 КБ Flash, 2 КБ RAM, 1 КБ EEPROM.
   • Эти модели часто имеют полную совместимость по выводам и периферии, что позволяет масштабировать проект.

2. Без EEPROM (серия QG):

   • MC9S08QG128CFTR — 128 КБ Flash, 8 КБ RAM, без EEPROM. Полная пин-совместимость с QE128, но отсутствует блок EEPROM. Более дешевый вариант, если EEPROM не нужна.

3. В других семействах Freescale/NXP (требуется проверка):

   • Микроконтроллеры семейства S08P или S08PA — более новые, с улучшенной периферией (например, с продвинутыми таймерами), могут быть частично совместимы, но требуют адаптации проекта.
   • После приобретения Freescale компанией NXP, многие модели были переименованы или получили аналоги в новых линейках.

Применение:

• Промышленные системы управления (ПЛК, датчики).
• Автомобильные системы (кузовная электроника, управление освещением, простые блоки управления).
• Медицинские приборы.
• Потребительская электроника, бытовая техника.
• Устройства с батарейным питанием, требующие работы в широком диапазоне напряжений.

Важное примечание:

Данный микроконтроллер является частью устаревшей (mature) линейки продуктов. Для новых проектов компания NXP (поглотившая Freescale) рекомендует рассматривать более современные архитектуры, такие как ARM Cortex-M (серии Kinetis, LPC, i.MX RT), которые предлагают значительно более высокую производительность, энергоэффективность и современные инструменты разработки при сопоставимой или лучшей цене.

Для поиска документации и инструментов: Используйте официальный сайт NXP.com. Ключевые документы для работы с MC9S08QE128:

• Datasheet (техническое описание).
• Reference Manual (руководство по периферии и ядру).
• Application Notes (примеры применения).