Freescale MC9S12DG128CFUE

Отличный выбор! Freescale MC9S12DG128CFUE — это классический 16-битный микроконтроллер семейства HCS12, который долгое время был "рабочей лошадкой" в автомобильной и промышленной электронике. Вот подробное описание и технические характеристики.

Описание и основные особенности

MC9S12DG128 — это высокопроизводительный 16-битный MCU на ядре HCS12. Его архитектура является дальнейшим развитием популярного процессора HC11. Микроконтроллер ориентирован на применение в системах с жесткими требованиями по надежности, количеству периферии и реальному времени.

Ключевые особенности:

• Автомобильный класс: Изначально разработан для автомобильных применений (кузовная электроника, панели приборов, управление двигателями в составе системы).
• Высокая интеграция: Содержит на одном кристалле огромное количество периферии, что уменьшает количество внешних компонентов.
• Устойчивость к помехам: Отличная EMI/EMC-характеристика, широкий диапазон рабочих температур.
• Большое сообщество и поддержка: Благодаря долгой истории существует множество примеров кода, учебных материалов и форумов.

Детальные технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: 16-битная HCS12.
• Тактовая частота: До 25 МГц на шине (синтезатор тактовой частоты PLL).
• Производительность: ~2 MIPS при 25 МГц.
• Шина: 16-битная внешняя мультиплексированная шина адреса/данных (до 1 МБ адресного пространства).

2. Память:

• Флэш-память (EEPROM): 128 КБ с возможностью бутлоадера и защитой от чтения.
• ОЗУ (RAM): 8 КБ.
• EEPROM (отдельная): 2 КБ (с защитой от записи по напряжению).
• Расширенная EEPROM (внутри флэш): Еще 1 КБ.

3. Периферия (самое значимое):

• Таймеры:
  • 2x 8-канальных TIM (Timer Module) с захватом/сравнением/ШИМ (16-битные каналы, могут объединяться в 8-канальные 16-битные или 4-канальные 32-битные).
  • 1x 8-канальный PACT (Periodic Interrupt Timer).
  • Реальный таймер (RTC).
• Аналоговые интерфейсы:
  • 8-канальный 10-битный АЦП с возможностью автоматического сканирования.
• Коммуникационные интерфейсы:
  • 2x CAN 2.0 A/B модуля (MSCAN). Это критически важная особенность для автомобиля.
  • 3x SCI (UART).
  • 1x SPI.
  • 1x I²C.
• Системные модули:
  • PLL для тактирования.
  • WDG (WatchDog Timer).
  • MMC (Memory Management & Protection).
  • PLL.
  • COP (Computer Operating Properly).
• Ввод/Вывод:
  • До 91 линии ввода-вывода (Port A, B, E, K, T, S, M, P, H, J, AD) с программируемой нагрузочной способностью и подтяжками.

4. Корпус и условия эксплуатации:

• Корпус: CFUE = 80-контактный QFP (Quad Flat Package).
• Напряжение питания: 2.35В - 5.5В (широкий диапазон, обычно 5В).
• Температурный диапазон: Промышленный (-40°C до +85°C). Существовали и автомобильные версии (-40°C до +125°C).
• Тактовая частота: 25 МГц (макс. на шине).

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Полный парт-номер данного чипа:

• MC9S12DG128CFUE — базовая версия, промышленная температура.
• MC9S12DG128CFUER — то же самое, но в поставке на бобине (Tape & Reel).

Совместимые и аналогичные модели внутри семейства S12:

Семейство S12 очень обширно. Модели различаются объемом памяти, набором периферии и корпусами. Прямых аналогов с полной pin-to-pin совместимостью нужно искать по корпусу 80-QFP и схожей периферии.

1. Модели с тем же корпусом (80-QFP) и близкой функциональностью:

• MC9S12DG64CFUE — полный аналог по выводам, но в 2 раза меньше флэш-памяти (64 КБ) и ОЗУ (4 КБ). Прямая замена, если не нужен весь объем памяти.
• MC9S12DT128CFUE — имеет 256 КБ флэш и 12 КБ ОЗУ, а также 2x CAN, но другой набор таймеров (1x TIM, 1x ECT). Требует проверки распиновки.
• MC9S12DJ64CFUE — 64 КБ флэш, 4 КБ ОЗУ, только 1 модуль CAN.
• MC9S12C128CFUE — более простая версия с 128 КБ флэш, 8 КБ ОЗУ, но без модулей CAN. Подходит для замены в приложениях, где CAN не используется.

2. Модели из более новых/смежных семейств (требуют пересмотра ПО и схемы):

• MC9S12XEP100 (семейство S12X): Имеет конвейерное ядро XGATE (сопроцессор для обработки прерываний), значительно более высокую производительность, больше памяти и периферии. Не является прямой заменой, но логическое развитие.
• MC9S12P128 (семейство S12P): Более новая, оптимизированная по стоимости версия с ядром S12, совместимая по набору команд. Может быть миграционным путем.
• S12 MagniV (например, S12ZVC): Сильно интегрированные микроконтроллеры со встроенными драйверами для двигателей. Другая архитектура.

3. Совместимость от других производителей: Прямых клонов от других вендоров для S12 нет. При необходимости миграции рассматривают:

• Microchip (бывш. Atmel): AVR XMEGA, SAM C/D (32-битные ARM Cortex-M0+).
• STMicroelectronics: STM32F1/F3 (ARM Cortex-M3/M4).
• Infineon (бывш. Cypress): PSoC 4/5.
• NXP: Сам является наследником Freescale, поэтому логично смотреть на более новые линейки NXP, такие как S32K (ARM Cortex-M) для автомобиля или KE/KEA (ARM Cortex-M0+).

Важно: При замене на любую другую модель, даже в пределах семейства S12, необходимо внимательно сверять datasheet, особенно распиновку (pinout), таблицу векторов прерываний и регистры периферии. Замена DG128 на DG64 — наиболее простая.