Freescale MC68HC16Z1CAG16

Отличный выбор! Freescale (ныне NXP) MC68HC16Z1CAG16 — это мощный 16-битный микроконтроллер из знаменитого семейства HC16, которое было очень популярно в 1990-х — начале 2000-х годах в промышленной, автомобильной и телекоммуникационной технике.

Общее описание

MC68HC16Z1 — это высокопроизводительный 16-битный микроконтроллер, построенный на базе процессорного ядра CPU16 (усовершенствованная 16-битная версия ядра CPU12). Его ключевая особенность — модульная архитектура, включающая мощный Time Processor Unit (TPU2) для управления сложными временными функциями (ШИМ, захват/сравнение, управление двигателями) без нагрузки на центральное ядро.

Модель MC68HC16Z1CAG16 конкретно указывает на:

• Z1 — вариант с полным набором периферии.
• C — рабочий температурный диапазон (коммерческий, 0°C до +70°C). Существовал также вариант V для автомобильной промышленности (-40°C до +125°C).
• AG — тип корпуса: 132-контактный пластиковый Quad Flat Pack (PQFP).
• 16 — тактовая частота: 16 МГц.

Он был предназначен для сложных встроенных систем, где требовалась высокая вычислительная мощность, развитая периферия и надежная работа в реальном времени.

Технические характеристики

| Параметр | Характеристика | | :--- | :--- | | Архитектура / Ядро | 16-битная, ядро CPU16 (объектно-совместимое с M68HC11). | | Тактовая частота | 16 МГц (максимальная для данной модификации). | | Производительность | ~2-3 млн операций в секунду. Пиковая производительность ~1.7 MIPS при 16 МГц. | | Объем памяти | Встроенная Flash-память программы: отсутствует (только маскируемое ПЗУ или внешняя память).
Встроенное ОЗУ: 1 Кбайт. | | Организация памяти | Линейное адресное пространство 16 Мбайт (24-битная шина адреса). | | Ключевая периферия | • Time Processor Unit 2 (TPU2) – автономный 16-канальный таймер для сложных операций (ШИМ, входной захват, выходное сравнение, синхронизация двигателей).
• Queued Serial Module (QSM) – объединяет последовательный интерфейс SPI и асинхронный интерфейс SCI (UART).
• 16-битный системный модуль интегрирования (SIM) – управление сбросом, тактированием, режимами пониженного энергопотребления и Chip Select (выбор микросхем).
• 10-битный АЦП – 8 каналов.
• Модуль General Purpose Timer (GPT) – два 16-битных таймера с возможностями ввода/вывода.
• Чип-селекты (Chip Selects) – до 12 программируемых сигналов для работы с внешней памятью и периферией. | | Количество линий I/O | До 59 линий общего назначения (в зависимости от конфигурации). | | Напряжение питания | 5 В ±10% (типичное для тех лет). | | Температурный диапазон | 0°C до +70°C (коммерческий, обозначение C). | | Корпус | 132-выводной PQFP (обозначение AG). |

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Семейство HC16Z1 имело несколько модификаций. Основные различия: тактовая частота, температурный диапазон, корпус и наличие маскированного ПЗУ.

Прямые аналоги и варианты MC68HC16Z1:

• MC68HC16Z1CAG16 – 16 МГц, коммерческий темп. диапазон, PQFP-132.
• MC68HC16Z1VCAG16 – 16 МГц, автомобильный (расширенный) темп. диапазон (-40°C..+125°C), PQFP-132.
• MC68HC16Z1CFC16 – 16 МГц, коммерческий, корпус TQFP-144 (более компактный).
• MC68HC16Z1CAG8 – 8 МГц, коммерческий, PQFP-132.
• MC68HC16Z1CAG20 – 20 МГц (максимальная для серии), коммерческий, PQFP-132 (редкая и более дорогая модификация).
• MC68HC16Z1CBAG16 – Версия с 32 Кбайт маскированного ПЗУ (Mask ROM). Буква B в середине обозначает наличие ROM.

Совместимые и родственные модели внутри семейства HC16:

• MC68HC16Z2 / Z3 – Модели с урезанной периферией (например, меньше каналов TPU, отсутствие АЦП). Z1 — это топовая версия с максимальным набором.
• MC68HC16Y1 – Вариант с встроенной Flash-памятью (128 Кбайт). Ключевая альтернатива для разработки и мелкосерийного производства, так как стандартный Z1 требует внешней памяти. Корпус CQFP-144.
• Серия MC6833x – Более поздние и продвинутые 32-битные микроконтроллеры на ядре CPU32+ (например, MC68331, MC68332, MC68333, MC68334). Они имеют схожую модульную философию (включая TPU), но 32-битное ядро, больше памяти и являются логическим развитием HC16. Не являются pin-to-pin совместимыми, но знание HC16 сильно помогает при переходе на них.
• Серия MPC500 (PowerPC) – Еще более позднее и мощное семейство для автомобильной электроники, пришедшее на смену архитектуре 68k/HC16 в премиальном сегменте.

Важное примечание для современных разработок

Микроконтроллер MC68HC16Z1CAG16 является устаревшим (obsolete). Он снят с производства, и его приобретение возможно только на вторичном рынке (б/у или остатки складов).

Для новых проектов рекомендуется рассматривать современные аналоги:

1. NXP (Freescale) S12ZVC – 16-битное семейство, прямое идейное продолжение HC16/S12, с современной периферией, Flash-памятью и доступностью.
2. NXP MPC56xx / S32K – 32-битные автомобильные микроконтроллеры на ядрах Power Architecture (MPC) или ARM Cortex-M (S32K). Имеют мощные модули таймеров (eTPU, FlexTimer), схожие по концепции с TPU2.
3. Микроконтроллеры на ARM Cortex-M от STMicroelectronics (серии STM32F3, F4, G4 с таймерами HRTIM), Infineon (AURIX, XMC), Microchip (SAM C, SAM E) и других производителей. Они предлагают несоизмеримо более высокую производительность, объем памяти, энергоэффективность и современные инструменты разработки.

Вывод: MC68HC16Z1CAG16 — это легендарный, мощный для своего времени контроллер, олицетворяющий эпоху сложных 16-битных систем. Его основная сфера сейчас — поддержка и ремонт старого оборудования. Для новых разработок существуют гораздо более совершенные и доступные аналоги.