Freescale MC9S08QG4MPAE

Конечно, вот подробное описание микроконтроллера Freescale (ныне NXP) MC9S08QG4MPAE, его технические характеристики, парт-номера и совместимые модели.

Общее описание

MC9S08QG4MPAE — это 8-битный микроконтроллер из семейства HCS08, относящийся к линейке MC9S08QGx. Это один из самых маленьких и экономичных микроконтроллеров Freescale, разработанный для простых, компактных и бюджетных приложений. Его часто называют "крошечным" MCU (Tiny MCU).

Ключевая философия этого семейства — максимальная интеграция минимально необходимого набора периферии в самый маленький корпус, что снижает общую стоимость системы и размер печатной платы.

Основные сферы применения: бытовая электроника, пульты ДУ, игрушки, простые датчики, блоки питания, маломощные устройства с батарейным питанием, замены простых логических схем.

Ключевые технические характеристики

• Архитектура и ядро: 8-битное ядро HCS08, тактовая частота до 20 МГц (внутренняя шина 10 МГц).
• Флеш-память программы: 4 КБ (отсюда цифра "4" в названии QG4).
• ОЗУ (RAM): 256 байт.
• Память данных (EEPROM): 128 байт (с возможностью записи во время выполнения программы).
• Тактирование: Встроенный внутренний генератор (ICS) с точностью ±1% в полном диапазоне напряжений и температур, не требует внешних кварцевых резонаторов для базовой работы.
• Периферия:
  • Таймеры: Один 2-канальный 16-битный таймер/счетчик (TPM) с поддержкой ШИМ (PWM), ввода-захвата и сравнения.
  • АЦП: 10-разрядный АЦП с внутренним источником опорного напряжения (1.2V), 4 канала (2 внешних + 2 внутренних для измерения температуры и напряжения питания).
  • Компаратор: Один аналоговый компаратор (ACMP) с внутренним 8-уровневым источником опорного напряжения (DAC).
  • Последовательные интерфейсы: Нет аппаратных UART, SPI или I2C. Их функции эмулируются программно (библиотекой "Bit-Banging").
  • Входы/Выходы: До 10 программируемых GPIO (в зависимости от конфигурации выводов и корпуса).
• Системные функции:
  • Встроенный часовой сторожевой таймер (COP).
  • Монитор сброса по низкому напряжению (LVD).
  • Режимы пониженного энергопотребления: WAIT и STOP.
• Напряжение питания: 1.8В — 3.6В (работа от двух батареек типа AA/AAA или литиевой "таблетки").
• Температурный диапазон: Промышленный (-40°C до +85°C).
• Корпус: MPAE — это обозначение корпуса 8-пиновый SOIC (150 mil).

Парт-номера (Part Numbers) и варианты поставки

Номенклатура Freescale/NXP часто включает несколько суффиксов, указывающих на температурный диапазон и тип лотка.

• MC9S08QG4MPAE — Основной парт-номер для промышленного температурного диапазона в корпусе SOIC-8.
• MC9S08QG4MPAER — То же самое, но в ленте-на-катушке (Tape & Reel) для автоматизированной сборки. Буква "R" в конце означает Reel.
• MC9S08QG4CPAE — Вариант для расширенного потребительского/промышленного диапазона (обычно -40°C to +105°C). Буква "C" вместо "M".
• MC9S08QG4SCPE — Вариант в корпусе DIP-8 (SCPE) для монтажа в отверстия. Встречается реже.

Важно: Буква "M" в позиции, обозначающей температурный диапазон (например, QG4MPAE), обычно означает Industrial (-40°C to +85°C).

Совместимые модели и семейство MC9S08QGx

Модель QG4 является частью линейки, отличающейся в основном объемом памяти. Они полностью пин-совместимы и код-совместимы (при условии учета объема памяти), что позволяет легко масштабировать проект.

• Модели с меньшей памятью (аналоги, downgrade):

  • MC9S08QG2MPAE — 2 КБ Flash, 128 Б RAM, 0 Б EEPROM. Более бюджетная версия.
  • MC9S08QG1MPAE — 1 КБ Flash, 128 Б RAM, 0 Б EEPROM.

• Модели с большей памятью (апгрейд, наиболее популярные аналоги):

  • MC9S08QG8MPAE — 8 КБ Flash, 512 Б RAM, 128 Б EEPROM. Наиболее популярный и сбалансированный вариант в семействе.
  • MC9S08QG8CPAE — То же самое, но с расширенным температурным диапазоном (C).

• Прямые аналоги в других корпусах (для другой компоновки платы):

  • MC9S08QG4CPBE — Корпус TSOP-8 (CPBE).
  • MC9S08QG4SCPE — Корпус PDIP-8 (SCPE), для монтажа в отверстия.

• Совместимые модели от NXP (прямые замены): После приобретения Freescale компанией NXP, эти микроконтроллеры остаются в производстве. Парт-номера не изменились.

• Функциональные аналоги в более новых семействах NXP: Для новых разработок NXP рекомендует переходить на более современные и энергоэффективные архитектуры:

  • Класс "Tiny" (прямые потомки): Семейство MC9S08PA (например, MC9S08PA4) — имеет больше периферии (включая аппаратный SCI/UART), более низкое энергопотребление, но сохраняет совместимость по выводам с QG в некоторых корпусах.
  • Современные ultra-low-power 8-битные: Семейство HCS08 с ядром S08P (например, MC9S08PT) — еще более низкое энергопотребление, расширенная периферия.
  • Современные 32-битные ARM Cortex-M0+: Семейство KE02 (например, MKE02Z8) — предлагает значительно большую производительность, периферию и эффективность при сопоставимой цене и количестве выводов. Является стратегической заменой для 8-битных MCU в новых проектах.

Вывод

MC9S08QG4MPAE — это классический, проверенный временем 8-битный "рабочая лошадка" для предельно простых задач, где критичны стоимость, размер и минимальное энергопотребление. Его главные преимущества — интегрированный точный генератор, наличие АЦП и компаратора в 8-пиновом корпусе. Для новых разработок стоит рассмотреть его более мощных собратьев (QG8) или современные аналоги от NXP (семейства PA, PT или KE02).