Freescale MC68HC16Z1CEH20

Отличный выбор! Freescale (ныне NXP) MC68HC16Z1CEH20 — это мощный 16-битный микроконтроллер из знаменитого семейства 68HC16, которое было пионером в области интегрированных модулей и широко использовалось в промышленной и автомобильной электронике в 90-х и начале 2000-х годов.

Вот подробное описание и технические характеристики.

Общее описание

MC68HC16Z1 — это высокопроизводительный 16-битный микроконтроллер с 16-битной архитектурой, построенной на базе процессорного ядра CPU16 (усовершенствованная версия процессора 68000). Модель CEH20 указывает на конкретный вариант:

• C — температурный диапазон (Commercial, 0°C to +70°C).
• E — корпус (чаще всего QFP — Quad Flat Package).
• H20 — тактовая частота (20 МГц).

Его ключевая особенность — модульная архитектура Modular Interface System (MIS), которая объединяет мощное ЦПУ с набором специализированных периферийных модулей на одной микросхеме. Он был ориентирован на сложные приложения, требующие высокой вычислительной мощности, большого объема памяти и развитой периферии.

Ключевые технические характеристики

1. Процессорное ядро:

• Ядро: CPU16 (16-битное, объектно-совместимое с 8-битным 68HC11 на уровне исходного кода).
• Архитектура: 16-битная с 16-битной шиной данных.
• Тактовая частота: 20 МГц (максимальная для данной модификации).
• Производительность: ~2-3 млн операций в секунду (в зависимости от типа инструкций).
• Режимы адресации: Мощный набор, включая индексированную с автоматическим приращением/уменьшением.

2. Память:

• Внутренняя ОЗУ (SRAM): 1 Кбайт (стандартно для серии Z1).
• Внутренняя ПЗУ/Flash/EPROM: Нет в базовой версии MC68HC16Z1. Программа размещалась во внешней памяти.
• Адресное пространство: 16 Мбайт (24-битная адресная шина).
• Встроенный контроллер внешней памяти: Модуль System Integration Module (SIM) с чип-селектами и логикой ожидания.

3. Периферийные модули (основные):

• Модуль последовательного интерфейса (QSM): Объединяет:
  • Queued Serial Peripheral Interface (QSPI): Высокоскоростной последовательный синхронный интерфейс для связи с периферийными чипами (ADC, DAC, памятью).
  • Serial Communication Interface (SCI): Два асинхронных последовательных порта (UART) для связи RS-232.
• Модуль таймеров (TIM): 16-битный таймер с 8-ю каналами ввода/вывода, способными работать как:
  • ШИМ-генераторы (PWM).
  • Счетчики входных импульсов.
  • Таймеры захвата/сравнения.
• Модуль аналого-цифрового преобразователя (ADC): 8-канальный, 10-битный АЦП с временем преобразования ~10 мкс.
• Модуль общего назначения ввода/вывода (GPIO): Множество программируемых линий ввода/вывода, мультиплексированных с функциями периферии.
• Сторожевой таймер (COP): Для защиты от сбоев программы.

4. Системные характеристики:

• Напряжение питания: +5 В ±10%.
• Потребление: Типично 50-100 мА (зависит от активности).
• Корпус: Чаще всего 132-контактный PQFP (Plastic Quad Flat Pack).
• Температурный диапазон: 0°C до +70°C (коммерческий, как указано литерой "C").

Парт-номера (Part Numbers) и варианты

Номенклатура Freescale была сложной. Для MC68HC16Z1 основные варианты определялись суффиксами:

• MC68HC16Z1CEH20 — Коммерческий температурный диапазон, корпус PQFP, 20 МГц.
• MC68HC16Z1CVE20 — Вероятно, корпус CQFP (керамический).
• MC68HC16Z1MFU20 — Расширенный температурный диапазон (-40°C to +85°C), корпус CQFP, 20 МГц.
• Без суффикса "H20" — версии с частотой 16 МГц или ниже.

Важно: Буква в середине (Z1) указывает на степень интеграции. Были и другие варианты:

• MC68HC16Z2 — Имел 2 Кбайт внутренней SRAM.
• MC68HC16Z3 — Имел 3 Кбайт внутренней SRAM и 48 Кбайт маскированного ПЗУ (ROM).

Совместимые и аналогичные модели

1. Внутри семейства 68HC16 (прямая совместимость по выводам и периферии):

• MC68HC16Z1 (базовая модель, 1 КБ RAM).
• MC68HC16Z2 (2 КБ RAM).
• MC68HC16Z3 (3 КБ RAM, 48 КБ ROM).
• MC68F16Z1 — Вариант со встроенной Flash-памятью вместо внешней. Прямой и более функциональный аналог, но может иметь другие парт-номера (например, MC68F16Z1CAG20).
• Модели с другими суффиксами частоты и температуры (MFU, CVE и т.д.).

2. Последующие поколения (архитектурная и/или функциональная преемственность):

• Семейство 68HC12 (например, MC9S12): Развитие архитектуры, более высокая интеграция, встроенная Flash-память. Хотя это другое ядро (CPU12), оно унаследовало многие идеи и периферию от HC16. Является основным путем для модернизации.
• Семейство MPC5xx (PowerPC) от Freescale/NXP: Для самых требовательных автомобильных и промышленных применений, куда мигрировали с HC16.
• Семейство MC683xx (CPU32+): 32-битные микроконтроллеры с ядром, родственным 68020, следующий шаг по производительности.

3. Современные аналоги (по классу производительности и применению):

• NXP (Freescale) S12Z — Прямой современный 16-битный наследник с ядром S12Z, встроенной Flash, CAN FD.
• Microchip PIC24/dsPIC33 — 16-битные микроконтроллеры, популярные в промышленности.
• STMicroelectronics STM32F0/F1 (Cortex-M0/M3) — 32-битные ARM-микроконтроллеры, которые по цене и производительности заменили старые 16-битные платформы. Наиболее вероятный выбор для новой разработки.
• Texas Instruments MSP430 — Низкопотребляющие 16-битные МК.

Области применения (исторические и актуальные)

• Промышленные системы управления (ПЛК, ЧПУ).
• Автомобильная электроника (бортовые компьютеры, управление двигателем в старых моделях).
• Телекоммуникационное оборудование.
• Сложные контроллеры ввода-вывода.

Важное примечание: MC68HC16Z1 является устаревшим (End-of-Life) изделием. Новые поставки возможны только с остатков на складах или на вторичном рынке. При запуске новых проектов настоятельно рекомендуется рассматривать современные аналоги, такие как ARM Cortex-M или современные 16-битные МК от NXP/Microchip.