Freescale MC68332ACFC16

Отличный выбор! MC68332 — это легендарный 32-битный микроконтроллер от Freescale (ныне NXP), который задал высокую планку для встраиваемых систем в 1990-х и начале 2000-х годов.

Вот подробное описание и технические характеристики для модели MC68332ACFC16, а также сопутствующая информация.

MC68332ACFC16: Общее описание

MC68332 — это высокоинтегрированный 32-битный микроконтроллер, построенный на основе ядра CPU32 (усовершенствованная версия процессора Motorola 68000). Модель ACFC16 является одной из самых популярных и производительных в линейке.

Ключевые особенности:

• Ядро CPU32: 32-битная архитектура с 16-битной внешней шиной данных. Обеспечивает высокую производительность при работе с данными и эффективную обработку прерываний.
• Модульная архитектура: Состоит из независимых функциональных модулей, соединенных через внутреннюю шину. Это позволяло Freescale создавать различные модификации контроллера.
• Ориентация на сложные реального времени: Идеально подходил для применений, требующих точного управления временем, сложных вычислений и надежной работы: автомобильная электроника (двигатели, ABS, подушки безопасности), промышленная автоматика, телекоммуникационное оборудование, медицинские приборы.
• Низкое энергопотребление: Режимы STOP, WAIT и возможность отключения неиспользуемых модулей.

Подробные технические характеристики MC68332ACFC16

1. Маркировка (Part Number):

• Полное обозначение: MC68332ACFC16
  • MC — серия Motorola/Freescale.
  • 68332 — семейство микроконтроллеров.
  • A — ревизия ядра (более поздняя и улучшенная версия).
  • C — температурный диапазон: Коммерческий (0°C до +70°C). Существовала также версия V для расширенного промышленного диапазона (-40°C до +85°C) и M для военного.
  • F — корпус: QFP (Quad Flat Package).
  • C — вариант корпуса/вывода.
  • 16 — тактовая частота ядра: 16 МГц.

2. Ядро и производительность:

• Архитектура: 32-битное ядро CPU32 (набор команд M68000).
• Тактовая частота: 16 МГц (максимальная для данной модификации).
• Производительность: ~ 1.8 MIPS (миллионов инструкций в секунду).
• Шина данных: Внешняя 16-битная.
• Шина адреса: 24-битная, что позволяет адресовать до 16 МБ физической памяти.

3. Память:

• Внутренняя ОЗУ (SRAM): 2 КБ (быстрая статическая память на кристалле).
• Внутренняя ПЗУ (Mask ROM): нет в стандартной версии. Существовали заказные модификации с маской ПЗУ.
• Внешняя память: Полноценный контроллер внешней шины (External Bus Interface) для подключения SRAM, FLASH, EPROM и периферии.

4. Критически важные системные модули:

• Модуль системной интеграции (SIM): Управляет сбросом, режимами работы, защитой, часами реального времени (RTC) и генерацией стробов для внешней шины.
• Модуль обработки прерываний времени (TPU): Time Processor Unit — "фирменная" особенность 68332. Это отдельный 16-битный RISC-процессор, специализирующийся на генерации и измерении временных интервалов. Имеет 16 независимых каналов, каждый из которых можно запрограммировать на выполнение сложных временных задач (ШИМ, ввод/вывод импульсов, управление двигателями) без нагрузки на основное ядро CPU32.
• Модуль последовательной связи Queued Serial Module (QSM):
  • Модуль последовательного интерфейса (QSPI): Очередной SPI с глубиной очереди 16 команд. Позволяет организовать сложный обмен данями по SPI с минимальным участием CPU.
  • UART/SCI: Два асинхронных последовательных порта (SCI) с поддержкой стандартных протоколов.
• Модуль аналого-цифрового преобразователя (ADC): 10-битный АЦП с 8 каналами и временем преобразования ~ 7.8 мкс. Может работать в сканирующем режиме.

5. Таймеры:

• Programmable Timer Module (PTM): 16-битный таймер общего назначения с 2 каналами (вход захвата/выход сравнения).
• Watchdog Timer: Сторожевой таймер для защиты от сбоев программы.

6. Потребление:

• Напряжение питания: 5.0 В ±10% (типичное для тех времен).
• Потребляемый ток: ~ 50-70 мА в активном режиме на 16 МГц, значительно меньше в режимах WAIT/STOP.

7. Корпус:

• Тип: PQFP (Plastic Quad Flat Pack).
• Количество выводов: 132 вывода (стандартный вариант для данной модели).

Совместимые и альтернативные парт-номера (модели)

MC68332 имел огромное семейство. Совместимость, как правило, была полной на уровне архитектуры и программного кода, но различались тактовая частота, температурный диапазон, корпус и наличие/отсутствие ПЗУ.

1. Прямые аналоги и варианты в линейке 68332:

• MC68331: "Младший брат". Имеет все ключевые модули (CPU32, SIM, QSM), но отсутствует TPU. Вместо него — стандартный таймер. Часто использовался там, где не нужна сложная временная обработка.
• MC68332 с другими суффиксами:
  • MC68332ACFC20 / MC68332ACFC25: Более быстрые версии на 20 МГц и 25 МГц соответственно (пиковые для семейства).
  • MC68332AVFC16: Версия для расширенного температурного диапазона (-40°C...+85°C).
  • MC68332RC16 / MC68332RC20: Версии в корпусе PGA (Pin Grid Array).
  • MC68332xxx с маской ПЗУ: Например, MC68332Fxxx — с предзапрограммированным ПЗУ (заказные версии).
• MC68F333: Последующая модель с FLASH-памятью на кристалле (32 КБ или 64 КБ). Прямой аналог с точки зрения модулей, но с возможностью перепрограммирования. Очень востребован для прототипирования и мелких серий.

2. Совместимые по ядру и развивающие архитектуру (преемники): Эти модели имеют то же ядро CPU32 или его развитие (CPU32+), но другую периферию или больший объем памяти. Код часто портируем с минимальными изменениями.

• MC68334: Содержит TPU2 (улучшенный модуль TPU) и больше ОЗУ (4 КБ).
• MC68336 ("Dragon I"): Имеет контроллер ЖК-дисплея.
• MC68376 ("Dragon II"): Более мощная версия с TPU3, большей памятью и дополнительными модулями.
• MC68340 / MC68360 (QUICC): Серия, ориентированная на коммуникации. Содержит мощный коммуникационный процессор (CPM) наряду с ядром CPU32/CPU32+.

3. Современные аналоги (от NXP): Прямого 1:1 аналога от NXP сейчас нет. Архитектура ColdFire и позже ARM Cortex-M стала преемником M68k/ColdFire в автомобильном и промышленном сегментах. Для миграции с MC68332 рассматривают:

• Серия MPC56xx / MPC57xx (Power Architecture): Для сложных автомобильных задач (двигатель, шасси).
• Серия S32K (ARM Cortex-M): Современные 32-битные MCU для автомобиля, идеальная цель для миграции со старых 68k/ColdFire решений.
• Серия ColdFire V1: (например, MCF51QE) — простые и дешевые контроллеры, наследующие архитектуру, но на более низком уровне.

Заключение

MC68332ACFC16 был флагманским контроллером своего времени, сочетающим мощное 32-битное ядро с уникальными специализированными модулями, особенно TPU. Его наследие до сих пор живет во множестве работающих систем. При поиске замены или для новых разработок на основе этой архитектуры стоит смотреть в сторону MC68F333 (если нужна FLASH) или современных серий NXP S32K (ARM Cortex-M) и MPC56xx (для высоких требований).