Freescale MC9S12D64VFU

Отличный выбор! MC9S12D64VFU — это классический 16-битный микроконтроллер семейства HCS12 от Freescale (ныне часть NXP Semiconductors), широко применявшийся в автомобильной электронике, промышленной автоматизации и сложных контроллерах.

Краткое описание

MC9S12D64VFU — это высокопроизводительный 16-битный MCU на ядре HCS12 (CPU12), созданный для встраиваемых приложений, требующих высокой надежности, большого объема памяти и разнообразной периферии. Его ключевые особенности — мощный 16-битный ЦПУ, интегрированные средства отладки (BDM), развитая таймерная система и CAN-интерфейс, что делало его популярным в автомобильных задачах (кузовная электроника, управление двигателями в паре с другими MCU, панели приборов).

Основная архитектура: 16-битная, с 8-битными шинами данных. Техпроцесс: 0.25 мкм. Корпус: VFU — это 112-контактный корпус LQFP (Low-profile Quad Flat Pack).

Детальные технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Ядро: HCS12 (CPU12)
• Тактовая частота: До 25 МГц на шине (генератор до 50 МГц с внутренним PLL).
• Производительность: ~2 MIPS при 25 МГц.
• 16-битные регистры, 16-битная арифметика, 8-битные операции с памятью.

2. Память:

• Флэш-память (EEPROM): 64 КБ — основная особенность, отраженная в названии.
• ОЗУ (RAM): 4 КБ.
• EEPROM (отдельная, байт-адресуемая): 2 КБ.
• Защита памяти: Блокировка от чтения/записи.

3. Периферия и интерфейсы:

• Таймеры: Модуль Enhanced Capture Timer (ECT) — 8 каналов 16-битных, с входным захватом, выходным сравнением и генерацией ШИМ.
• Последовательные интерфейсы:
  • 2 x SCI (UART): Асинхронные последовательные порты.
  • 1 x SPI: Синхронный последовательный периферийный интерфейс.
  • 1 x I²C (IIC): Двухпроводной интерфейс.
• CAN-модуль: 1 x MSCAN (Motorola Scalable CAN) версии 2.0 A/B. Критически важный интерфейс для автомобильных применений.
• АЦП: 8-канальный 10-битный АЦП с временем преобразования ~7 мкс.
• ШИМ (PWM): 8 каналов (16-битных, с разрешением до 8 бит), могут быть сгенерированы через ECT или отдельный PWM-модуль (зависит от модификации).
• Сторожевой таймер (COP): Есть.
• Отладка: Встроенный модуль BDM (Background Debug Mode).

4. Электрические характеристики:

• Напряжение питания: 5.0 В (номинал, с диапазоном обычно 4.5В - 5.5В). Важно: это 5В MCU, а не 3.3В!
• Потребление: Активное ~30-50 мА, есть режимы ожидания и останова.

5. Корпус и выводы:

• Корпус: LQFP-112.
• Количество линий ввода-вывода (I/O): До 91 программируемого линии (зависит от конфигурации периферии).

Парт-номера и совместимые модели (семейство MC9S12D)

Важно понимать, что MC9S12D64VFU — часть большого семейства MC9S12D, которое отличается в основном объемом памяти.

Ключевые парт-номера (Direct Part Number - DPN):

• MC9S12D64VFU — полное обозначение для заказа.
• Часто на даташитах и в поиске фигурирует как MC9S12D64 (без указания корпуса и температурного диапазона).

Совместимые модели внутри семейства MC9S12D (сортировка по объему Flash):

• MC9S12D128 — 128 КБ Flash, 8 КБ RAM, 2 КБ EEPROM.
• MC9S12D64 — 64 КБ Flash, 4 КБ RAM, 2 КБ EEPROM (наш вариант).
• MC9S12D32 — 32 КБ Flash, 2 КБ RAM, 1 КБ EEPROM.
• MC9S12D16 — 16 КБ Flash, 1 КБ RAM, 512 Б EEPROM.

Совместимость: Модели в рамках одного семейства (D-серии) имеют высокую степень аппаратной и пиновой совместимости. Как правило, можно заменить микроконтроллер на модель с большим объемом памяти (например, D64 на D128) без изменения платы, но обязательна проверка по даташиту (Data Sheet) и техническому описанию (Reference Manual), особенно в части распределения выводов (Pinout) и регистров конфигурации.

Близкие семейства (функциональная совместимость/альтернативы):

• MC9S12C (например, MC9S12C32/64/128): Более дешевая версия с урезанной периферией (например, 1 SCI, нет I²C, меньше таймеров). Частично совместима по выводам, но требует проверки.
• MC9S12A (например, MC9S12A64): Имеют схожую периферию, но могут отличаться распиновкой.
• MC9S12E (например, MC9S12E64): Имеют встроенный драйвер ЖК-дисплея.
• MC9S12G (например, MC9S12G128): Более поздние и оптимизированные версии, часто с 3.3В питанием. Не являются прямой заменой, но концептуально близки.

Важные замечания для разработки:

1. Инструменты: Для разработки требуется аппаратный программатор/отладчик BDM (например, оригинальный P&E Multilink или китайские клоны на базе OpenS12/OpenBDM).
2. IDE и компиляторы: Классическая среда — CodeWarrior for HC(S)12 (специальная версия, сейчас поддерживается в ограниченном режиме). Также можно использовать HCS12(X) IDE от NXP с компиляторами GNU или Cosmic. Компилятор IAR также поддерживает HCS12.
3. Актуальность: Это устаревшее, но еще живое семейство. Новые проекты чаще начинают на более современных 32-битных ядрах (ARM Cortex-M от NXP, например, S32K), но MC9S12D до сих пор массово используется в поддержке существующей продукции, особенно в автопроме.

Рекомендуемая документация от NXP:

• Data Sheet: MC9S12D-Family.pdf (точные электрические характеристики, корпуса).
• Reference Manual: S12D-RM.pdf (полное описание ядра, памяти, периферии и регистров — основной документ для программиста).