Freescale MC9S08RD16CPE

Отличный выбор! MC9S08RD16CPE — это классический и надежный 8-битный микроконтроллер от Freescale (ныне часть NXP Semiconductors), который широко использовался и до сих пор применяется в промышленных и потребительских устройствах.

Вот подробное описание и технические характеристики.

Краткое описание

MC9S08RD16 — это 8-битный микроконтроллер семейства HCS08, построенный на высокоэффективном ядре CISC. Модель CPE обозначает конкретный вариант корпуса и температурного диапазона:

• C — Корпус QFP-44 (Quad Flat Package, 44 вывода).
• P — Версия с флеш-памятью.
• E — Расширенный температурный диапазон -40°C до +85°C.

Микроконтроллер ориентирован на приложения, требующие среднего уровня производительности, низкого энергопотребления, богатой периферии и высокой надежности: системы управления двигателями, источники питания, бытовая техника, промышленная автоматика, автомобильные вспомогательные системы (кузовная электроника, управление освещением).

Ключевые технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: 8-битная, семейство HCS08 (модернизированное ядро 68HC08).
• Тактовая частота: До 20 МГц на шине (40 МГц внутреннего генератора с ФАПЧ).
• Производительность: ~2 такта на инструкцию в среднем, что дает примерно 10 MIPS на 20 МГтц.

2. Память:

• Флеш-память (EEPROM): 16 КБ с возможностью записи/стирания во время работы (E-Flash). Поддержка бутлоадера.
• ОЗУ (RAM): 1 КБ.
• EEPROM (данных): 512 байт — независимый массив, выдерживающий до 100 тыс. циклов перезаписи.

3. Периферия:

• Таймеры:
  • 2-канальный 16-битный таймер (TPM) с поддержкой ШИМ (PWM), захвата/сравнения.
  • 8-битный таймер-счетчик (MTIM).
  • Контроллер реального времени (RTC) с независимым тактированием.
• Аналоговые интерфейсы:
  • 10-битный АЦП (ADC): 16 каналов, время преобразования ~7 мкс.
• Коммуникационные интерфейсы:
  • SCI (UART): 1 модуль (асинхронный последовательный порт).
  • SPI: 1 модуль (синхронный последовательный периферийный интерфейс).
  • I²C (IIC): 1 модуль (Inter-Integrated Circuit) на скорости до 100 кбит/с.
• Системные модули:
  • Монитор тактирования (SCM): Контроль стабильности тактового генератора.
  • Сторожевой таймер (COP): Защита от "зависаний" программы.
  • Детектор пониженного напряжения (LVD): Сброс при падении питания.
  • Внутренний тактовый генератор (ICS): Встроенный RC-генератор, не требует внешних компонентов.

4. Электрические параметры:

• Напряжение питания: 2.7В — 5.5В (широкий диапазон, позволяет работать от батарей или нестабилизированных источников).
• Потребление:
  • Рабочий ток: ~7 мА при 20 МГц, 5В.
  • Режимы ожидания (Wait) и остановки (Stop) с очень низким энергопотреблением (микроамперы).
• Входы/Выходы: 38 линий GPIO (из 44 выводов корпуса), с программируемой нагрузочной способностью и подтяжками.

5. Корпус и условия эксплуатации:

• Корпус: QFP-44 (10x10 мм, шаг выводов 0.8 мм).
• Температурный диапазон: -40°C до +85°C (промышленный).

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

1. Прямые аналоги в той же серии RD16: Различия в основном в корпусе и температурном диапазоне:

• MC9S08RD16CBE — Корпус LQFP-44 (Low-profile QFP), -40°C до +85°C.
• MC9S08RD16CFE — Корпус LQFP-32 (32 вывода, меньше периферии), -40°C до +85°C.
• MC9S08RD16VLE — Корпус QFN-32 (5x5 мм, безвыводный), -40°C до +85°C.
• MC9S08RD16CPC — Коммерческий температурный диапазон 0°C до +70°C (вместо "E").

2. Совместимые модели в том же семействе S08: Модели с разным объемом памяти, но идентичной или очень похожей периферией и распиновкой (позволяют масштабировать проект). Важно проверять даташит на совместимость выводов (Pinout Compatible):

• MC9S08RD32/60 — Абсолютно совместимы по выводам (Pin-to-Pin) с RD16, но имеют 32 КБ и 60 КБ флеш-памяти соответственно. Идеальный путь для апгрейда.
• MC9S08RD8 — Младшая модель с 8 КБ флеш-памяти, совместимая по выводам.
• Серия MC9S08RC — Более простая серия (например, RC32, RC16). Имеет схожую периферию, но может отличаться распиновкой! Требуется тщательная проверка.
• Серия MC9S08PA — Поздняя, более современная и оптимизированная серия S08 с увеличенной производительностью и улучшенной периферией (например, PA4). Не является прямой заменой, требует переработки кода и платы.

3. Современные аналоги от NXP (рекомендация для новых проектов): Freescale/NXP активно продвигает замену 8-битных S08 на более современные 32-битные Cortex-M0+ ядра, которые часто дешевле и производительнее.

• Серия Kinetis E (например, MKE02Z16) — Прямая "кросс-платформенная" замена от NXP, позиционируемая как миграционный путь с S08. Имеет схожую периферию и инструментальную поддержку.
• Серия Kinetis L (Cortex-M0+) — Обширная линейка для общего применения.
• Серия S32K1 (Cortex-M4F) — Для более сложных автомобильных приложений.

Важное примечание: MC9S08RD16CPE является устаревшим для новых разработок (NRND - Not Recommended for New Design). Для новых проектов настоятельно рекомендуется рассматривать современные аналоги, такие как серии Kinetis E или Kinetis L от NXP. Однако, для поддержки и ремонта существующей продукции этот микроконтроллер остается актуальным.