Freescale MC68HC11A1FNR2

Отличный выбор! MC68HC11A1 — это легендарный 8-мибитный микроконтроллер от Freescale (ныне часть NXP Semiconductors), который сыграл огромную роль в промышленной и автомобильной электронике 90-х и начала 2000-х годов.

Вот подробное описание, характеристики и информация о совместимости.

Общее описание MC68HC11A1FNR2

MC68HC11A1 — это высокоинтегрированный 8-битный микроконтроллер с архитектурой, унаследованной от Motorola 6800. Модель A1 является одной из базовых и самых распространенных в семействе HC11. Суффикс FNR2 указывает на конкретный вариант корпуса и температурный диапазон:

• FN — Пластиковый корпус PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), 52 вывода.
• R2 — Промышленный температурный диапазон (-40°C до +85°C).

Микроконтроллер построен по HCMOS-технологии, сочетая высокую скорость и низкое энергопотребление. Его ключевая особенность — богатая периферия "на борту", что позволяло создавать компактные и эффективные устройства без большого количества внешних компонентов.

Ключевые технические характеристики

1. Ядро и система команд:

• Архитектура: 8-битная, с 16-битными регистрами и адресацией.
• Тактовая частота: До 3 МГц (внешний кварц или резонатор). Внутренняя работа — 1 МГц при тактовой 4 МГц (деление на 4).
• Система команд: Богатый набор (более 140 инструкций), включая умножение и деление. Поддерживает различные режимы адресации.

2. Память:

• Внутреннее ОЗУ (RAM): 256 байт.
• Внутреннее ПЗУ (ROM): 8 Кбайт (в моделях с маской, программируемой на заводе). Внимание: MC68HC11A1FNR2 обычно поставлялся с пустым ROM (mode) для программирования пользователем в режиме OTP (One-Time Programmable) или использовался с внешней памятью.
• Внутренняя EEPROM: 512 байт. Одно из главных преимуществ — энергонезависимая память для хранения данных и конфигурации.
• Адресное пространство: 64 Кбайт.

3. Периферия (самое важное):

• АЦП (Аналого-цифровой преобразователь): 8-канальный, 8-битный. Критически важен для задач сбора данных с датчиков.
• Таймеры:
  • 16-битный основной таймер с системой захвата/сравнения (Input Capture / Output Compare) — 3 канала захвата, 5 каналов сравнения.
  • Сторожевой таймер (Watchdog Timer).
  • Таймер реального времени (Real-Time Interrupt).
• Последовательные интерфейсы:
  • Асинхронный последовательный порт (SCI) — для связи типа UART (RS-232).
  • Синхронный последовательный порт (SPI) — для высокоскоростной связи с периферийными микросхемами.
• Порты ввода/вывода: 38 линий I/O (многие с альтернативными функциями для периферии).
• Схема сброса: Встроенная.
• Схема тактирования: Встроенный генератор, требует внешнего кварца/резонатора.

4. Электрические параметры:

• Напряжение питания: +5 В ±10%.
• Потребление тока: ~10-15 мА в активном режиме при 3 МГц.

5. Особые режимы работы:

• Одиночный чип (Single Chip): Все порты используются как линии I/O, программа выполняется из внутренней памяти.
• Расширенный мультиплексированный (Expanded Multiplexed): Позволяет подключить внешнюю память (RAM, ROM, EEPROM) и периферию, используя шины адреса и данных на портах B и C.
• Специальный тестовый (Special Test).
• Загрузочный (Bootstrap): Для загрузки программы через последовательный порт.

Парт-номер (Part Number) и варианты корпусов

Базовый парт-номер — MC68HC11A1. Суффиксы определяют корпус, температурный диапазон и тип памяти:

• MC68HC11A1FN / MC68HC11A1FNR2 — PLCC-52, промышленный температурный диапазон.
• MC68HC11A1FU — LCC-52 (керамический).
• MC68HC11A1CFN — Вариант с быстрым АЦП.
• MC68HC11A1FC — Чип в оконном керамическом корпусе (для УФ-стирания, разработка).
• MC68HC711A1FN — Версия с OTP-EPROM вместо маскированного ROM (однократно программируемая пользователем).

Совместимые и аналогичные модели (Семейство HC11)

Модели расположены в порядке возрастания возможностей. Многие из них являются полностью или почти полностью совместимыми по выводам и коду с A1, но имеют отличия в объеме памяти и периферии.

1. Прямые аналоги и замены (с повышением):

• MC68HC11A0 — Урезанная версия: 0 байт ROM, 256 байт RAM, 0 байт EEPROM.
• MC68HC711A1 — OTP-версия A1. Прямая замена для прототипирования и мелких серий.
• MC68HC11A8 — Улучшенная версия: 8 КБ EEPROM/OTP, 256 байт RAM, больше таймерных каналов.
• MC68HC11E9 — Очень популярная модель: 12 КБ ROM, 512 байт EEPROM, 512 байт RAM. Корпус 52-пин PLCC, но распиновка отличается от A1!
• MC68HC11F1 — 1 КБ RAM, 512 байт EEPROM, 24 КБ ROM, улучшенный АЦП (10-бит или 8-бит), 64-пин QFP/68-пин PLCC. Более мощный, но несовместим по выводам.

2. Совместимые по коду (но не по выводам) последующие модели:

• MC68HC11G5, MC68HC11G7 — Модели с большим объемом памяти, CAN-контроллером, PWM. Флагманы семейства.
• MC68HC11K4 — 24 КБ ROM, 768 байт RAM, 640 байт EEPROM, 4-канальный DMA, 84-пин PLCC. Для сложных задач.

3. Современные аналоги и наследники (от NXP): Прямых современных аналогов с полной совместимостью нет, но логическими преемниками являются:

• Семейство S12 (HCS12) — 16-битные микроконтроллеры с сохранительной совместимостью по коду с HC11 (режим эмуляции). Например, MC9S12A64, MC9S12C32.
• Семейство S08 (HCS08) — Более простое 8-битное семейство, оптимизированное по цене, но с другой архитектурой.
• Архитектура ARM Cortex-M — Современная 32-битная замена для новых разработок (семейства Kinetis, LPC от NXP).

Области применения (были и есть):

• Автомобильная электроника (блоки управления, датчики).
• Промышленная автоматика (контроллеры, датчики).
• Медицинское оборудование.
• Системы сигнализации и безопасности.
• Оборудование для фитнеса.
• Различные устройства с батарейным питанием.

Важно: MC68HC11A1 в настоящее время считается устаревшим (obsolete) для новых проектов. Однако он до сих пор может встречаться в обслуживаемом оборудовании, и для него существует большое количество готовых проектов и документации. Для новых разработок рекомендуется использовать более современные аналоги.