Freescale MC68HC11E9BCFNE2

Отличный выбор! Freescale (ныне NXP) MC68HC11E9BCFNE2 — это легендарный 8-микроконтроллер, который широко использовался в промышленной автоматике, автомобильной электронике, учебных стендах и множестве других применений в 90-х и 2000-х годах.

Вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости.

Общее описание MC68HC11E9BCFNE2

Это полнофункциональный 8-битный микроконтроллер с расширенным набором периферии, построенный на базе ядра HC11. Модель E9 является одной из самых популярных в семействе благодаря большому объёму памяти. Суффикс в названии (BCFNE2) указывает на конкретный вариант корпуса, частоты и температурного диапазона.

• Архитектура: Гарвардская (с раздельными шинами для программ и данных).
• Ядро: M68HC11, с набором инструкций, включающим как высокоуровневые команды, так и битовые операции.
• Основное преимущество: Высокая интеграция. На одном кристалле объединены ЦПУ, ПЗУ, ОЗУ, ЭСППЗУ, таймеры, АЦП, последовательные интерфейсы и порты ввода-вывода.
• Состояние: Устаревший (Not Recommended for New Designs - NRND). Производство значительно сокращено, но чипы ещё доступны на вторичном рынке. Актуальные замены — современные 32-битные микроконтроллеры NXP (например, на ядре ARM Cortex-M).

Детальные технические характеристики

1. Ядро и система:

• Разрядность: 8-битное АЛУ, 16-битные регистры и адресация.
• Тактовая частота: Максимальная 3.0 МГц (при питании 5В). Указанный чип, скорее всего, рассчитан на 2.1 МГц (E-серия), но может работать и на 3 МГц.
• Цикл команды: 4 такта кварца (например, при кварце 8 МГц, тактовая частота ядра = 2 МГц).

2. Память:

• Внутреннее маскируемое ПЗУ (ROM): 12 КБ (в моделях с суффиксом "9").
• Внутреннее ЭСППЗУ (EEPROM): 512 байт.
• Внутреннее ОЗУ (RAM): 512 байт.
• Адресное пространство: 64 КБ.

3. Периферия (самая сильная сторона HC11):

• Аналого-цифровой преобразователь (АЦП): 8-канальный, 8-битный.
• Таймерная система:
  • 16-битный основной таймер с 3 каналами ввода-захвата и 5 каналами вывода-сравнения.
  • Отдельный сторожевой таймер (Watchdog).
  • Таймер реального времени (RTI).
• Последовательные интерфейсы:
  • Асинхронный последовательный порт (SCI): Один, с поддержкой стандарта RS-232.
  • Синхронный последовательный порт (SPI): Один, для высокоскоростного обмена с периферией.
• Порты ввода-вывода: До 38 линий I/O (многопункционные с периферией).
• Система прерываний: 21 вектор прерываний (внешние, от таймеров, SCI, SPI и др.).

4. Электрические параметры:

• Напряжение питания: 5.0 В ±10%.
• Потребление: ~15-25 мА в активном режиме.
• Температурный диапазон: Суффикс N в названии указывает на промышленный диапазон (-40°C до +85°C).

5. Корпус:

• Обозначение: CFN — это PLCC-52 (Plastic Leaded Chip Carrier).
• Количество выводов: 52.
• Особенность: Квадратный корпус с выводами по периметру для пайки на плату или установки в панельку.

Парт-номер (Part Number) Декодировка: MC68HC11E9BCFNE2

• MC — Motorola Semiconductor (позже Freescale, сейчас NXP).
• 68HC11 — Семейство микроконтроллеров.
• E — Суб-семейство с базовой периферией (АЦП, EEPROM).
• 9 — Объём ПЗУ (12 КБ ROM).
• B — Объём ОЗУ (512 байт RAM).
• C — Наличие EEPROM (512 байт).
• F — Частотный диапазон (обычно 3.0 МГц max).
• N — Температурный диапазон (Industrial, -40°C to +85°C).
• E2 — Ревизия кристалла или специфичный производственный код.

Совместимые и Альтернативные Модели (Прямые Замены)

Важно: Совместимость зависит от корпуса, объёма памяти и частоты. Чипы с одинаковой периферией и выводами, но разным объёмом памяти, как правило, программно и аппаратно совместимы на уровне пинов, но требуют корректировки линкер-скриптов под новый объём памяти.

Прямые аналоги в других корпусах (та же периферия, память):

• MC68HC11E9CFN2 / MC68HC11E9CFNE2 — Аналогичные модели в PLCC-52.
• MC68HC11E9VP — Версия в корпусе PQFP-52 (квадратный плоский).
• MC68HC811E2CFN2 — Версия с отсутствующим маскированным ПЗУ (ROMless), но с 2 КБ EEPROM. Используется для внешней памяти.

Совместимые модели с другим объёмом памяти (E-семейство):

• MC68HC11E1 — 0 КБ ROM, 512 байт RAM, 512 байт EEPROM.
• MC68HC11E8 — 8 КБ ROM, 256 байт RAM, 512 байт EEPROM.
• MC68HC11E20 — 20 КБ ROM, 768 байт RAM, 512 байт EEPROM.
• MC68HC711E9 — OTP (One-Time Programmable) версия E9. Ключевая замена для прототипирования, так как позволяет записать программу один раз.
• MC68HC711E20 — OTP версия E20.

Совместимые модели из других семейств (требуют проверки распиновки):

• MC68HC11A8 / MC68HC711A8 — Более старое семейство (A8), имеет схожую периферию, но другую карту памяти и распиновку. Не является прямой заменой "в лоб".
• MC68HC11F1 — Модель без внутреннего ПЗУ (ROMless), но с большим ОЗУ. Часто используется с внешней памятью.

Современные Аналоги (Для Новых Разработок)

Для новых проектов настоятельно рекомендуется переходить на современные микроконтроллеры:

• NXP (Freescale) на ядре ARM Cortex-M: Серии S32K (для автомобилей), KE (универсальные), LPC (от NXP).
• Microchip (включая бывшую Atmel): AVR (например, ATmega328/2560, современные AVR DA/DB), PIC24, dsPIC, а также ARM Cortex-M серии SAM.
• STMicroelectronics: Очень популярные серии STM32 (ARM Cortex-M).

Переход с HC11: Потребует изучения новой архитектуры (Cortex-M) и инструментов (чаще всего это свободно распространяемые компиляторы типа GCC и современные IDE типа VS Code, Keil, IAR). Преимущества: высокая производительность, низкое энергопотребление, обширная современная периферия (USB, Ethernet, графические контроллеры), большие объёмы флэш-памяти и ОЗУ.