Freescale MC9S12DG128MPV

Конечно, вот подробное описание микроконтроллера Freescale (ныне NXP) MC9S12DG128MPV, его технические характеристики, парт-номера и совместимые модели.

Общее описание MC9S12DG128MPV

MC9S12DG128MPV — это 16-битный микроконтроллер семейства HCS12, построенный на высокопроизводительной 16-битной архитектуре CPU12. Он был разработан компанией Freescale Semiconductor (поглощена NXP) и широко использовался в автомобильной промышленности, промышленной автоматизации и сложных встраиваемых системах благодаря своей надежности, богатой периферии и развитой экосистеме.

Ключевые особенности:

• Автомобильный класс: Изначально разработан для жестких условий эксплуатации (расширенный температурный диапазон, высокая стойкость к EMI).
• Высокая интеграция: Объединяет на одном кристалле процессорное ядро, память, таймеры, коммуникационные интерфейсы и аналоговые модули.
• Обратная совместимость: Полная совместимость с объектным кодом для 8-битных микроконтроллеров M68HC11, что облегчало переход на более высокую производительность.

Основная сфера применения: Блоки управления кузовом автомобиля (двери, окна, освещение), приборные панели, промышленные контроллеры, медицинские устройства, учебные платы (например, популярная Dragon12).

Технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: 16-битная HCS12 (CPU12).
• Тактовая частота: До 25 МГц на шине (приводящая к 8 МГц для EEPROM, 12.5 МГц для Flash).
• Производительность: ~4 MIPS (миллионов инструкций в секунду).

2. Память:

• Флэш-память (EEPROM): 128 КБ (отсюда и номер "128" в названии).
• EEPROM (электрически стираемая): 2 КБ.
• ОЗУ (RAM): 8 КБ.
• Защита памяти: Блок защиты от сбоев (COP), монитор тактовой частоты.

3. Периферия и интерфейсы (ключевые модули):

• Ввод/Вывод: До 91 порта ввода/вывода общего назначения (I/O) с возможностью программного выбора функций.
• Таймеры:
  • 16-битный модуль таймерных каналов (TIM) с 8 каналами ввода/вывода/сравнения/PWM.
  • 8-канальный 16-битный таймер (PWM) с отдельным контролем периода и скважности.
• Аналоговые интерфейсы:
  • 8-канальный 10-битный АЦП (Analog-to-Digital Converter).
• Коммуникационные интерфейсы:
  • SCI (UART): 2 асинхронных последовательных интерфейса.
  • SPI: 1 синхронный последовательный периферийный интерфейс.
  • I²C: 1 интерфейс (называемый IIC).
  • CAN: 1 модуль контроллера локальной сети (MSCAN), поддерживающий стандарт CAN 2.0 A/B.
• Системные модули:
  • Модуль прерываний (IRQ).
  • Модуль генерации тактовой частоты (PLL).
  • Модуль фазовой автоподстройки частоты (PLL) для стабильной работы.

4. Напряжение питания и энергопотребление:

• Напряжение питания: 2.35 В — 5.5 В (обычно 5В или 3.3В).
• Режимы пониженного энергопотребления: STOP, WAIT.

5. Корпус и исполнение:

• Корпус: MPV — это обозначение конкретного корпуса: 112-контактный LQFP (Low-Profile Quad Flat Package).
• Температурный диапазон: Как правило, промышленный (-40°C до +85°C) или расширенный автомобильный (-40°C до +125°C), в зависимости от суффикса парт-номера.

Парт-номера и варианты

Буквенные суффиксы в полном парт-номере указывают на температурный диапазон, тип корпуса и скорость:

• MC9S12DG128MPV — базовая модель в корпусе LQFP-112.
• MC9S12DG128MPVE — Символ "E" часто обозначает расширенный температурный диапазон (-40°C до +125°C) или безсвинцовое исполнение (RoHS).
• MC9S12DG128CPV / MC9S12DG128CPVE — Символ "C" может указывать на коммерческий/промышленный температурный диапазон (0°C до +70°C или -40°C до +85°C).
• MC9S12DG128MPV / MC9S12DG128MPVFT — Суффикс "FT" также указывает на безсвинцовое исполнение.

Важно: Для точного определения характеристик конкретной версии всегда необходимо обращаться к официальному даташиту (Data Sheet) и документу по нумерации деталей (Part Number Identifier) от Freescale/NXP.

Совместимые и аналогичные модели (Семейство S12)

Микроконтроллеры семейства S12 обладают высокой степенью совместимости на уровне периферии и кода. Выбор зависит от требуемого объема памяти и набора периферии.

1. Модели с тем же объемом Flash (128 КБ) и схожей периферией:

• MC9S12DG128: Базовая модель, идентичная по характеристикам.
• MC9S12DG256 / MC9S12DG256MPV: 256 КБ Flash, 12 КБ RAM. Прямой аналог с удвоенной флэш-памятью. Наиболее популярная и совместимая замена для проектов, требующих больше памяти.
• MC9S12DT128: Отличается в основном количеством портов ввода/вывода и таймеров. Имеет 64-пиновый корпус.
• MC9S12DJ128: Имеет только 1 модуль SCI и другие отличия в периферии.

2. Модели с меньшим объемом памяти (бюджетная замена):

• MC9S12DG64: 64 КБ Flash, 4 КБ RAM, 8 КБ EEPROM.
• MC9S12DG32: 32 КБ Flash, 2 КБ RAM, 1 КБ EEPROM.

3. Модели с большим объемом памяти или расширенной периферией:

• MC9S12XE100 / XE150: Принадлежат к подсемейству S12X, которое имеет более производительное ядро S12X (конвейерная архитектура), больше памяти и расширенную периферию. Совместимость кода высокая, но требует внимания при миграции.

4. Современные аналоги от NXP (рекомендация для новых разработок): Для новых проектов NXP настоятельно рекомендует переходить на более современные и энергоэффективные архитектуры:

• S12Z: Усовершенствованное 16-битное ядро с низким энергопотреблением, обратно совместимое с S12 по периферии.
• ARM Cortex-M ядра:
  • Серия S32K (Cortex-M0+/M4/M7): Флагманская автомобильная серия 32-битных МК, пришедшая на смену S12.
  • Серия KE (Cortex-M0+): Для общих применений.
  • Серия LPC (Cortex-M0+/M3/M4): Широкая линейка для промышленности.

Вывод

MC9S12DG128MPV — это классический, проверенный временем 16-битный МК для требовательных применений. При поиске замены или аналога в первую очередь стоит рассматривать MC9S12DG256 из того же семейства для прямой совместимости. Для новых разработок целесообразно оценивать современные 32-битные микроконтроллеры NXP на ядрах ARM Cortex-M, которые предлагают лучшее соотношение производительности, энергопотребления и стоимости.