Freescale MC9S12E128CFUE

Отличный выбор! MC9S12E128CFUE — это классический 16-битный микроконтроллер семейства HCS12 от Freescale (ныне часть NXP Semiconductors). Он широко использовался и до сих пор применяется в промышленной, автомобильной и образовательной электронике.

Описание и основные особенности:

MC9S12E128CFUE — это однокристальный микроконтроллер с 16-битным ядром HCS12, построенным на базе процессора StarCore. Это CISC-архитектура с богатым набором инструкций. Ключевая особенность — высокая надежность, развитая периферия и хорошая экосистема инструментов разработки.

• Основное назначение: Встраиваемые системы, требующие средней вычислительной мощности, большого объема памяти и разнообразной периферии. Исторически часто использовался в автомобильных системах (кузовная электроника, управление двигателем в среднем сегменте), промышленных контроллерах, медицинском оборудовании, сложных учебных проектах (например, соревнованиях микроконтроллеров).
• Архитектура: 16-битная, с 8-битными шинами данных (работает в режиме 16-битного мультиплексирования адреса/данных).
• Техпроцесс: 0.25 мкм.
• Корпус: CFUE — это 80-контактный корпус QFP (Quad Flat Package). Это самый распространенный корпус для данной серии.

Детальные технические характеристики:

1. Ядро и память:

• Ядро: HCS12 (CPU12), тактовая частота до 25 МГц (шинная частота).
• Флэш-память (EEPROM): 128 КБ — основной объем памяти для хранения программы. С возможностью блочного стирания и программирования.
• ОЗУ (RAM): 8 КБ — для хранения данных и стека.
• EEPROM (отдельная): 2 КБ — для хранения данных, которые должны сохраняться после отключения питания (калибровочные константы, настройки).
• Защита памяти: Блоки защиты от несанкционированного доступа к флэш-памяти.

2. Периферия и интерфейсы:

• Таймеры:
  • Модуль Enhanced Capture Timer (ECT): 8 каналов, 16-битный. Поддержка ввода/вывода, захвата, сравнения, генерации ШИМ.
  • Модуль Periodic Interrupt Timer (PIT): Таймер для генерации периодических прерываний.
  • Сторожевой таймер (COP).
• Аналого-цифровой преобразователь (АТД):
  • 8-канальный, 10-битный АЦП с возможностью последовательного сканирования.
• Последовательные интерфейсы:
  • 2 x SCI (UART): Асинхронные последовательные порты для связи с ПК, модемами и другими устройствами.
  • 1 x SPI: Синхронный последовательный периферийный интерфейс для связи с датчиками, ЦАП, памятью и т.д.
  • 1 x IIC (I2C): Двухпроводной последовательный интерфейс для связи с микросхемами.
• ШИМ (PWM): 8 каналов ШИМ (могут быть сконфигурированы как 4 x 16-битных или 8 x 8-битных) с программируемой частотой и скважностью.
• Контроллер драйвера ЖК-дисплея (LCD): До 4x40 сегментов (опционально, зависит от модификации, у E128 обычно присутствует).
• Ввод/Вывод (I/O): До 59 линий ввода-вывода общего назначения (GPIO), многие из которых имеют альтернативные функции (периферия).

3. Системные характеристики:

• Напряжение питания: 2.35В – 5.5В (широкий диапазон, поддерживает как 3.3В, так и 5В логику).
• Температурный диапазон: Промышленный (обычно -40°C до +85°C или +105°C, зависит от суффикса).
• Режимы пониженного энергопотребления: STOP, WAIT.

Парт-номера (полное обозначение) и совместимые модели:

Парт-номер MC9S12E128CFUE расшифровывается:

• MC9S12 — семейство микроконтроллеров.
• E — подсемейство с расширенной периферией (включая контроллер ЖКИ).
• 128 — Объем флэш-памяти в КБ (128 КБ).
• C — Объем ОЗУ (8 КБ).
• F — Наличие флэш-памяти.
• U — Корпус QFP.
• E — Температурный диапазон (-40°C до +85°C). Если бы был V — до +105°C.

Совместимые модели (прямые аналоги и варианты из того же семейства):

1. Прямые аналоги с тем же выводом и периферией (в основном отличаются объемом памяти):

• MC9S12E64CFUE — 64 КБ флэш, 4 КБ ОЗУ.
• MC9S12E32CFUE — 32 КБ флэш, 2 КБ ОЗУ.
• MC9S12E128CBC — Корпус 80-QFP с немного другими механическими характеристиками.
• MC9S12E128VFUE — Версия с расширенным температурным диапазоном (до +125°C).

2. Совместимые модели из других подсемейств HCS12 (имеют схожее ядро и инструментарий, но могут отличаться набором периферии):

• Семейство MC9S12D (без контроллера ЖКИ):
  • MC9S12D64CFUE, MC9S12D128CFUE — очень похожи, но не имеют контроллера ЖК-дисплея. Часто являются прямыми заменяющими аналогами в проектах, где ЖКИ не требуется.
• Семейство MC9S12C (более бюджетное, меньше периферии):
  • MC9S12C32, MC9S12C64 — меньше таймеров, каналов ШИМ, могут отсутствовать некоторые интерфейсы.
• Семейство MC9S12G (улучшенная версия E/D):
  • MC9S12G96, MC9S12G128 — имеют больше памяти, улучшенную периферию (например, АЦП с большим разрешением), но сохраняют обратную совместимость по выводам и коду в значительной степени. Являются рекомендуемой NXP миграционной альтернативой.
• Семейство MC9S12X (с копроцессором XGATE):
  • MC9S12XDP512, MC9S12XET256 — более продвинутые модели со вторым RISC-ядром (XGATE) для обработки прерываний и данных, что значительно повышает производительность. Совместимость по коду на уровне ядра HCS12, но требуют адаптации для использования XGATE.

Важное замечание: Перед заменой всегда необходимо сверяться с DataSheet и Reference Manual конкретной модели, чтобы убедиться в полной совместимости по выводам (pin-to-pin), тактовой частоте, вольтажу и наличию необходимой периферии.

Инструменты разработки: Для работы с MC9S12E128 традиционно использовались среды CodeWarrior for HCS12, а сейчас активно используется NXP S32 Design Studio (на базе Eclipse, бесплатная), а также компиляторы GNU GCC (например, сборка от компании P&E Micro или Cosmic). Для программирования и отладки применялись/применяются программаторы-отладчики P&E Multilink/Cyclone Pro, USB TAP и аналоги.