Freescale MC9S08QE4CWJ

Конечно, вот подробное описание микроконтроллера Freescale (ныне NXP) MC9S08QE4CWJ, его технические характеристики, парт-номера и совместимые модели.

Общее описание

MC9S08QE4CWJ — это 8-битный микроконтроллер из семейства HCS08, относящегося к линейке MC9S08QE. Это экономичное решение с низким энергопотреблением, предназначенное для широкого спектра встраиваемых приложений, таких как бытовая электроника, системы управления двигателями, датчики, клавиатуры, маломощные беспроводные устройства и простые промышленные контроллеры.

Ключевые особенности — высокая надежность, развитая периферия для своего класса и простота в разработке благодаря архитектуре HCS08.

Ключевые технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: 8-битное ядро Freescale HCS08.
• Тактовая частота: До 20 МГц на шине (Internal Bus Clock).
• Скорость выполнения команд: ~2 МИПС (миллионов инструкций в секунду) при 20 МГИ.
• Напряжение питания: 2.7В - 5.5В (широкий диапазон позволяет работать от батарей или нестабилизированных источников).

2. Память:

• Флэш-память (Flash): 4 КБ (отсюда цифра "4" в названии QE4).
• ОЗУ (RAM): 256 байт.
• EEPROM: 256 байт (с поддержкой записи на уровне байта во время работы программы).

3. Периферия и интерфейсы:

• Таймеры:
  • 1x 16-битный таймер (Timer/PWM Module — TPM1) с 2 каналами. Каналы могут работать в режимах ШИМ (PWM), захвата входа, сравнения выхода.
• Аналоговый интерфейс:
  • 10-битный АЦП (Analog-to-Digital Converter) с 4 каналами.
• Коммуникационные интерфейсы:
  • Модуль Serial Communications Interface (SCI) — асинхронный UART.
  • Модуль Serial Peripheral Interface (SPI).
  • Модуль Inter-Integrated Circuit (I²C).
• Системные модули:
  • Встроенный тактовый генератор (Internal Clock Source — ICS), не требующий внешних кварцевых резонаторов для базовой работы.
  • Сторожевой таймер (Watchdog Timer — COP).
  • Модуль мониторинга питания (Low-Voltage Detect — LVD).
  • Встроенный цикл сброса при включении питания (Power-On Reset — POR).

4. Ввод/Вывод (GPIO):

• Количество линий ввода/вывода: До 14 линий (в зависимости от конфигурации периферии и корпуса).

5. Корпус и условия эксплуатации:

• Корпус: SOIC-16 (CWJ — обозначение этого корпуса). Компактный планарный корпус для поверхностного монтажа.
• Температурный диапазон: Промышленный, как правило, -40°C до +85°C.

Парт-номера (Part Numbers) и варианты в семействе QE

Номенклатура Freescale/NXP обычно строится так: MC9S08QE[FlashSize][Вариант][Корпус]

Для данной модели:

• QE4 — семейство с 4 КБ Flash.
• C — специфический вариант с определенным набором периферии (в данном случае — полный набор: ADC, SCI, SPI, I2C, TPM).
• WJ — обозначение корпуса SOIC-16.

Другие парт-номера в том же семействе MC9S08QE4:

• MC9S08QE4CPC — корпус DIP-16 (для монтажа в отверстия, удобен для прототипирования).
• MC9S08QE4CLD — корпус TSSOP-16 (еще более компактный, чем SOIC).
• MC9S08QE4CLF — корпус QFN-16 (безвыводной корпус для самых компактных плат).

Варианты с другим объемом памяти в том же семействе QE (совместимы по выводам и периферии):

• MC9S08QE8 — 8 КБ Flash, 512 Б RAM, 512 Б EEPROM.
• MC9S08QE16 — 16 КБ Flash, 1 КБ RAM, 512 Б EEPROM.
• MC9S08QE32 — 32 КБ Flash, 2 КБ RAM, 1 КБ EEPROM.

Важно: При переходе на модель с большим объемом памяти (например, с QE4 на QE8), код и периферия, как правило, полностью совместимы, так как это одно семейство. Обратный переход возможен только если код умещается в 4 КБ.

Совместимые и аналогичные модели

1. Прямые аналоги и наследники от NXP:

• MC9S08QE4 Series — все перечисленные выше варианты (QE4CPC, QE4CLD и т.д.) являются прямыми аналогами с разными корпусами.
• MC9S08QD4 Series — более простое и дешевое семейство. Имеет меньше периферии (нет I2C, меньше каналов АЦП, один таймер). Может быть совместим по выводам в некоторых корпусах, но требует проверки datasheet.
• MC9S08QG4/8 Series — семейство с ультранизким энергопотреблением (от 1.8В), меньше периферии, другие корпуса (например, TSSOP-8). Не является прямым аналогом по выводам.

2. Совместимые по архитектуре (HCS08) для апгрейда/даунгрейда: * Семейства MC9S08PA, MC9S08PT, MC9S08EL/EG — имеют схожую архитектуру и инструментарий разработки (Codewarrior, Processor Expert), но отличаются набором периферии, корпусами и объемами памяти. Требуют адаптации кода и схемы.

3. Современные аналоги от NXP (рекомендуемые для новых проектов): * S08P Family — прямое эволюционное развитие семейства QE. Обладает обратной совместимостью на уровне ядра, большей эффективностью, улучшенной периферией (например, более гибкие таймеры) и часто более низкой ценой. Например, S08PZ8 или S08PT8 могут рассматриваться как функциональные замены. * ARM Cortex-M0+ микроконтроллеры NXP (серия LPC800, Kinetis L/E) — для новых разработок, где требуется больше производительности, памяти и современной периферии при сохранении низкой стоимости. Не совместимы по выводам и коду, но предлагают лучшую производительность на МГц.

Резюме

MC9S08QE4CWJ — проверенный временем, надежный 8-битный МК для простых задач с умеренными требованиями. Его сильные стороны — широкий диапазон питания, наличие EEPROM и полный набор стандартных последовательных интерфейсов в небольшом корпусе.

Для новых проектов рекомендуется рассмотреть более современные семейства, такие как S08P (для 8-битной преемственности) или Cortex-M0+ от NXP (для перехода на 32-битную архитектуру). При замене или поиске аналога существующего устройства на QE4CWJ следует в первую очередь смотреть на другие корпусные исполнения QE4 или модели с большим объемом памяти QE8/QE16.