Freescale MC9S08MM128CLH

Отличный выбор микроконтроллера! Freescale MC9S08MM128CLH — это мощный 8-битный микроконтроллер из семейства S08, оптимизированный для применений с высокими требованиями по точности измерений и управлению, особенно в медицинских, промышленных и потребительских устройствах.

Общее описание

MC9S08MM128 — это ядро микроконтроллера, а суффикс CLH указывает на конкретный вариант корпуса и температурный диапазон.

• MC9S08 — семейство 8-битных микроконтроллеров на ядре HCS08.
• MM — подсемейство "Mixed-Signal MCU", ориентированное на смешанные (аналоговые/цифровые) задачи.
• 128 — объем Flash-памяти в КБ (128 КБ).
• C — Вариант корпуса: LQFP.
• L — Температурный диапазон: от -40°C до +85°C (промышленный).
• H — указывает на наличие канала USB (в этой модели — USB 2.0 Full-Speed с собственной схемой физ. уровня PHY).

Ключевая особенность: Этот МК обладает одной из самых продвинутых аналоговых периферий среди 8-битных решений Freescale/NXP: 16-битный АЦП, программируемые операционные усилители и компараторы, что делает его идеальным для задач, где требуется оцифровка слабых сигналов с датчиков (например, в портативных медицинских приборах — глюкометры, пульсоксиметры, тонометры).

Основные технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: 8-битное ядро HCS08.
• Тактовая частота: до 20 МГц на шине (максимальная).
• Производительность: ~2 MIPS на 1 МГц (типично для HCS08).

2. Память:

• Flash-память (EEPROM): 128 КБ с возможностью записи/стирания во время выполнения программы.
• ОЗУ (RAM): 8 КБ.
• EEPROM (данные): 2 КБ (часто является частью Flash, но с большим гарантированным числом циклов записи).

3. Аналоговая периферия (ГЛАВНОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО):

• АЦП (ADC): 16-битный, последовательного приближения (SAR).
  • До 24 каналов (внешних + внутренних).
  • Высокая точность: дифференциальная нелинейность (DNL) ±1.0 LSB, интегральная нелинейность (INL) ±2.0 LSB.
  • Скорость преобразования: до 100 ksps (килосэмплов в секунду).
• Программируемые операционные усилители (PGA): 2 штуки.
  • Коэффициент усиления от 1x до 64x.
  • Могут работать как независимые усилители, буферы для АЦП или в составе инструментального усилителя.
• Компараторы: 3 аналоговых компаратора (ACMP) с выбором внутреннего опорного напряжения.

4. Цифровая периферия и интерфейсы:

• USB 2.0 Full-Speed: Контроллер со встроенным PHY (не требует внешних элементов, кроме резисторов и кварца). Поддерживает функции Device.
• SCI/UART: До 3 модулей (асинхронный последовательный интерфейс).
• SPI: До 2 модулей (синхронный последовательный интерфейс).
• I²C: 1 модуль (Inter-Integrated Circuit).
• Таймеры:
  • 2 x 16-битных таймера (TPM) с каналами ввода/вывода (PWM, захват/сравнение).
  • 8-битный модуль задержки (MTIM).
  • Часы реального времени (RTC) с отдельным источником тактирования.
• GPIO: До 53 линий ввода/вывода общего назначения (зависит от корпуса).

5. Системные характеристики:

• Напряжение питания: 1.8В - 3.6В (низковольтное питание).
• Температурный диапазон: -40°C до +85°C (для версии "L").
• Тактирование: Внутренний тактовый генератор (ICS), внешний кварц/резонатор (для USB требуется точный 48 МГц или 32.768 кГц для RTC).
• Средства отладки: Интерфейс Background Debug (BDM) и встроенный отладчик (In-Circuit Debugger).

6. Корпус:

• CLH соответствует корпусу LQFP-64 (64 вывода, планарный квадратный корпус с шагом выводов 0.5 мм).

Парт-номера (Part Numbers) и варианты

Базовый парт-номер — MC9S08MM128CLH. Однако полный номер для заказа включает маскировочный набор (Mask Set) и другие коды. Пример полного номера: MC9S08MM128CLHR.

• MC9S08MM128CLH — основное обозначение.
• R на конце часто означает поставку в виде рулона (tape & reel) для автоматизированного монтажа.

Другие варианты в семействе MM128:

• MC9S08MM128VLH — корпус LQFP-64 с диапазоном -40°C до +105°C (расширенный промышленный, "V").
• MC9S08MM128CSC — корпус LQFP-48 (меньше выводов, меньше периферии), температура -40°C до +85°C.
• MC9S08MM128VSC — корпус LQFP-48, температура -40°C до +105°C.
• Модели без "H" (например, MC9S08MM128CLK) — не имеют контроллера USB.

Совместимые и аналогичные модели

1. Внутри семейства Freescale/NXP:

• MC9S08MM64 / MC9S08MM32 — младшие версии с 64 КБ и 32 КБ Flash соответственно. Полная программная и аппаратная совместимость "сверху вниз" (при условии достаточности памяти и периферии).
• MC9S08JM60 / MC9S08JM32 — более старое семейство с USB и 16-битным АЦП, но без программируемых усилителей (PGA). Является предшественником и частично совместимо по выводам.
• MC9S08LL64 / MC9S08LL16 — семейство для сверхнизкого энергопотребления (от батареи), но с менее продвинутой аналоговой периферией (12-битный АЦП, нет USB и PGA).

2. Прямые аналоги от других производителей (конкурентные решения):

• Microchip (Atmel) ATmega32U4 — 8-битный МК с USB, но с 10-битным АЦП. Популярен в Arduino Leonardo. Менее точен в аналоговой части.
• Microchip PIC18FxxJxx / PIC18FxxKxx с USB — например, PIC18F47J53. Имеют USB, но АЦП обычно 10- или 12-битный.
• Silicon Labs EFM8UB (на ядре 8051) — 8-битные МК с USB и хорошей аналоговой периферией (до 12-битного АЦП), прямые конкуренты.
• STMicroelectronics STM8AF/STM8L — Мощные 8-битные МК, но линейки с USB встречаются реже, аналоговая часть (до 12-битного АЦП) слабее, чем у MM128.

3. Современные альтернативы (более мощные): Если требуется больше производительности или современная экосистема, можно рассмотреть 32-битные Cortex-M0/M0+ микроконтроллеры с аналогичной аналоговой периферией:

• NXP LPC84x / KExx (Cortex-M0+) — имеют 12-битный АЦП, но часто без встроенных усилителей.
• STMicroelectronics STM32G0x1 / STM32L0x2 (Cortex-M0+) — с 12-битным АЦП, некоторые модели имеют операционные усилители.
• Microchip SAM D20/D21 (Cortex-M0+) — с USB и 12-битным АЦП.

Вывод

MC9S08MM128CLH — это специализированный 8-битный микроконтроллер, который до сих пор актуален в проектах, где критичны:

• Высокая точность оцифровки аналоговых сигналов (благодаря 16-битному АЦП и встроенным PGA).
• Наличие полноценного контроллера USB.
• Низкое напряжение питания (от 1.8В).
• Надежность и отлаженная архитектура HCS08.

При выборе новой разработке также стоит оценить современные 32-битные аналоги, которые могут предложить лучшее соотношение производительности, энергопотребления и цены, хотя и не всегда догоняют MM128 по точности встроенной аналоговой части.