Freescale MC9S08QE96CFT

Отличный выбор! MC9S08QE96CFT — это очень популярный и мощный 8-битный микроконтроллер от Freescale (ныне часть NXP Semiconductors) из семейства HCS08. Он известен своим отличным соотношением производительности, периферии и цены.

Краткое описание

MC9S08QE96CFT — это высокопроизводительный 8-битный микроконтроллер с ядром HCS08, оптимизированный для широкого спектра встраиваемых приложений: промышленный контроль, бытовая электроника, системы управления двигателями, медицинские приборы, устройства с батарейным питанием и т.д.

Его ключевые преимущества:

• Высокая тактовая частота до 40 МГц (20 МГц шины) при низком энергопотреблении.
• Большой объем памяти для 8-битного МК: 96 КБ флэш-памяти и 6 КБ ОЗУ.
• Богатая периферия, включая 16-битные таймеры, ШИМ, АЦП, компараторы, SCI, SPI, I²C.
• Встроенный источник сброса (S08ICGV4) и тактовый генератор (ICG), позволяющие минимизировать внешние компоненты.
• Отличные инструменты отладки (фоновая отладка BDM).

Детальные технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: 8-битное ядро Freescale HCS08 (полностью совместимо с HC08).
• Тактовая частота: до 40 МГц (внутренняя, с генератором ICG), частота шины — до 20 МГц.
• Производительность: До ~0.5 MIPS на МГц (около 20 MIPS на 40 МГц).

2. Память:

• Флэш-память (EEPROM): 96 КБ с возможностью записи/стирания на лету.
• ОЗУ (RAM): 6 КБ.
• Память данных (EEPROM-подобная): 2 КБ (часть общего флэша, но с отдельным контроллером для повышенной надежности циклов записи).

3. Периферийные модули:

• Таймеры (Timer/PWM):
  • TPM1: 2-канальный 16-битный таймер (ввод/вывод, захват/сравнение, ШИМ).
  • TPM2: 2-канальный 16-битный таймер.
  • TPM3: 2-канальный 16-битный таймер.
  • Всего 6 каналов ШИМ/таймера.
• Аналоговые интерфейсы:
  • ADC: 16-канальный 12-битный АЦП последовательного приближения с временем преобразования ~3 мкс.
  • ACMP: 2 аналоговых компаратора (ACMP1, ACMP2).
• Последовательные интерфейсы:
  • SCI (UART): 2 модуля (SCI1, SCI2) с поддержкой LIN.
  • SPI: 1 модуль (MSCAN не поддерживается в этой модели).
  • I²C: 1 модуль, работающий на частоте до 100 кбит/с.
• Прочее:
  • KBI: Модуль клавиатурного прерывания (8/10 каналов, в зависимости от корпуса).
  • RTC: Модуль часов реального времени (с внешним или внутренним тактированием).
  • CRC: Генератор контрольной суммы.
  • Встроенный тактовый генератор (ICG): Позволяет работать без внешнего кварца.
  • Встроенный источник сброса (S08ICGV4).

4. Электрические характеристики:

• Напряжение питания: 2.7В — 5.5В (широкий диапазон, поддерживает как 3.3В, так и 5В логику).
• Температурный диапазон: Промышленный (-40°C до +85°C).
• Ток потребления:
  • Рабочий: ~10 мА при 20 МГц, 5В.
  • В режиме ожидания (Wait): ~2.5 мА.
  • В режиме остановки (Stop3): ~1.5 мкА (с работающим RTC).

5. Корпус и выводы:

• Корпус: CFT — это LQFP-48 (48 выводов, корпус с квадратным плоским расположением).
• Количество линий ввода-вывода (GPIO): До 45 программируемых линий с высокой нагрузочной способностью.

Парт-номера и варианты в семействе

Модель MC9S08QE96CFT является частью линейки MC9S08QE. Основные отличия внутри семейства — объем памяти и тип корпуса.

Основной парт-номер:

• MC9S08QE96CFT – полное название.

Совместимые и аналогичные модели в семействе QE (прямая замена по выводам и периферии, отличается памятью):

• MC9S08QE128CFT – 128 КБ флэш, 8 КБ ОЗУ (максимальный объем в серии).
• MC9S08QE64CFT – 64 КБ флэш, 4 КБ ОЗУ.
• MC9S08QE32CFT – 32 КБ флэш, 2 КБ ОЗУ.
• MC9S08QE8CFT – 8 КБ флэш, 1 КБ ОЗУ.

Варианты в других корпусах (отличаются количеством выводов и доступной периферией):

• MC9S08QE96CLK – корпус LQFP-32 (32 вывода, меньше линий I/O и каналов АЦП).
• MC9S08QE96MPN – корпус QFN-32.
• MC9S08QE96MAL – корпус MAPBGA-48 (шариковая решетка).

Совместимые модели из других семейств HCS08 (функциональные аналоги)

При необходимости замены или выбора альтернативы с похожими характеристиками, можно рассмотреть:

1. Семейство MC9S08QG – более бюджетное, меньше памяти и периферии, корпуса с меньшим числом выводов (8-32). Аналогом по функциям (но не по выводам) может быть MC9S08QG8.
2. Семейство MC9S08QD – компактные МК с базовой периферией (DIP-8, SOIC-8).
3. Семейство MC9S08AW/AC – более старые модели с аналогичной производительностью, но другой периферией (часто имеют CAN-интерфейс).
4. Современные аналоги от NXP (рекомендуются для новых разработок):
   • Серия S08P – Прямой и более современный наследник S08QE/QG с улучшенными характеристиками и пониженным энергопотреблением. Например, S08PT60.
   • Серия Kinetic MKL (ARM Cortex-M0+) – Если требуется переход на 32-битную архитектуру с сохранением низкой стоимости. Например, MKL16Z128.

Важное примечание: При переходе на другую модель, даже внутри семейства QE, необходимо внимательно проверять даташит (datasheet) и документацию по размещению выводов (pinout), так как расположение функций на выводах может отличаться.

Для разработки под этот микроконтроллер NXP предоставляет среду CodeWarrior for MCUs (специальная версия для HCS08) или можно использовать IDE с поддержкой GCC для HCS08 (например, в связке с Processor Expert). Отладка осуществляется через интерфейс Background Debug Mode (BDM).