Freescale MC68CK16Z1CAG16

Отличный выбор! Freescale MC68CK16Z1CAG16 — это мощный 16-битный микроконтроллер из знаменитого семейства 68HC16, которое стало мостом между классическими 8-битными HC11/HC12 и современными 32-битными ColdFire и MPC.

Вот подробное описание и технические характеристики.

Общее описание

MC68CK16Z1 — это высокопроизводительный 16-битный микроконтроллер с модульной архитектурой, построенный на базе CPU16 — усовершенствованного 16-битного ядра с конвейерной обработкой команд. Он был разработан для сложных встроенных приложений, требующих высокой вычислительной мощности, большого объема памяти и разнообразной периферии: промышленная автоматизация, автомобильная электроника (кузовные системы, управление двигателем), телекоммуникационное оборудование, сложные системы управления.

Суффикс в наименовании CAG16:

• C – Версия ядра (CPU16C).
• A – Диапазон рабочих температур (промышленный, -40°C до +85°C).
• G – Корпус (QFP - Quad Flat Package).
• 16 – Тактовая частота (16 МГц).

Ключевые технические характеристики

1. Ядро (CPU16):

• Архитектура: 16-битная, с конвейерной обработкой (выполнение до 3 инструкций одновременно).
• Тактовая частота: До 16 МГц на кристалле (системная шина работает на этой частоте).
• Регистры: 8x 16-битных регистров общего назначения, которые можно объединять в 8x 32-битных.
• Адресное пространство: 16 МБ (24-битная адресация).
• Системный таймер (TIM): Модуль 16-битных таймеров с захватом/сравнением/ШИМ.

2. Память (на кристалле):

• ОЗУ (RAM): 1 КБ (в конфигурации Z1).
• ПЗУ (ROM/Flash): НЕТ в данной модификации. MC68CK16Z1 — это версия без внутренней памяти программы. Она предназначена для работы с внешней памятью (Flash, SRAM) через шинный контроллер. Существовали версии с маской ROM (MC68HC16Z1).

3. Периферийные модули:

• Модуль последовательного интерфейса (QSM): Объединяет QSPI (последовательный периферийный интерфейс для подключения микросхем) и SCI (двухканальный UART для асинхронной связи).
• Модуль аналого-цифрового преобразователя (ADC): 10-битный, 8 каналов, с возможностью сканирования.
• Модуль генерации тактовой частоты (CGM): Генератор тактовых импульсов с ФАПЧ (PLL), позволяющий умножать частоту внешнего кварца.
• Шинный контроллер: Гибридный контроллер, поддерживающий мультиплексированную и демультиплексированную шину адреса/данных. Позволяет подключать различную внешнюю память и периферию.
• Сторожевой таймер (COP).
• Модуль прерываний (SIM).

4. Электрические характеристики:

• Напряжение питания: 5.0 В ±10% (типичное для этого поколения).
• Потребление: Зависит от режима и частоты, типичное значение в активном режиме ~50-80 мА.
• Корпус: QFP-80 (квадратный плоский корпус с 80 выводами).

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Это семейство имеет сложную систему маркировки. Вот основные вариации и совместимые/аналогичные модели.

Прямые аналоги и вариации в семействе 68HC16Z1:

• MC68HC16Z1CAG16 – Версия с масочным ПЗУ (ROM). Последние цифры обозначают объем ROM (например, Z1 — 48 КБ ROM).
• MC68CK16Z1CAG16 – Версия без внутренней ROM/Flash (чистый контроллер). Буква "K" указывает на отсутствие памяти. Именно ваша модель.
• MC68FC16Z1CAG16 – Более поздняя версия со встроенной Flash-памятью (заменяет ROM). Встречается реже.
• MC68HC16Z1CAG16 – Может иметь разный объем ROM, указанный в datasheet.

Совместимые модели (функционально аналогичные или с улучшениями):

• MC68HC16Z2 / Z3 / Z4 – Модели с увеличенным объемом ОЗУ (2, 3, 4 КБ). В остальном периферия идентична. Например, MC68CK16Z3CAG16.
• MC68HC16Y1 / Y2 / Y3 – Модели с урезанной периферией (например, только один канал SCI, нет QSPI). Более дешевые версии для менее сложных задач.
• MC6833x (серия DragonBall) – Позднее семейство, основанное на ядре CPU32 (уже 32-битное), но сохраняющее преемственность периферии и инструментов. Использовалось в КПК (Palm Pilot). Не является прямой заменой, но концептуально близко.
• Модели от NXP (бывш. Freescale):
  • MPC500 / 5xx серия – Прямой эволюционный наследник в автомобильном сегменте. Имеет более мощное ядре Power Architecture e200, но сохраняет некоторые концепции модульности.
  • Серия S12(X) / S12Z – Хотя это 16-битное семейство HC12, оно стало более массовым и развивающимся, чем HC16. Для новых разработок рекомендуется смотреть в сторону S12Z, который является современным 16-битным решением с широкой поддержкой.

Важные замечания по совместимости:

1. Прямая заменяемость: MC68CK16Z1 можно заменить на MC68CK16Z3 (если нужно больше ОЗУ) без изменения схемы, но потребуется перенастройка ПО. Замена на версию с ROM (HC16Z1) возможна, только если вы не используете внешнюю память для кода.
2. Инструментальная совместимость: Для всех моделей HC16 обычно использовались одни и те же средства разработки: компиляторы (Cosmic, HiWare, GNU), отладчики и программаторы.
3. Наличие: На данный момент все микроконтроллеры семейства HC16 являются устаревшими (NRND или Obsolete). Их производство прекращено. Поставки возможны только со складских остатков или с рынка перераспределения (broker).

Заключение

MC68CK16Z1CAG16 — это "рабочая лошадка" эпохи расцвета 16-битных систем. Его сила — в сбалансированной архитектуре, мощном для своего времени ядре CPU16 и богатом наборе периферии. Однако для новых проектов его выбор нецелесообразен из-за прекращения выпуска, устаревшего 5В питания и наличия более современных, эффективных и доступных аналогов (таких как ARM Cortex-M или развивающиеся линейки NXP S12/S32). Он представляет большой интерес для поддержки legacy-оборудования и учебных целей по изучению архитектур Freescale.