Freescale MC9S12DG256VPVE

Отличный выбор! Freescale (ныне NXP) MC9S12DG256VPV — это один из самых популярных и широко используемых 16-битных микроконтроллеров в автомобильной и промышленной электронике.

Вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости.

Краткое описание

MC9S12DG256 — это высокопроизводительный 16-битный микроконтроллер семейства HCS12 (или S12), построенный на ядре CPU12. Он был разработан специально для требовательных применений с обилием периферии, где важны надежность и устойчивость к помехам. Его «визитная карточка» — обширный набор встроенных периферийных модулей и флеш-память большого объема.

Основные сферы применения:

• Автомобильная электроника (кузовные модули, управление двигателем, панели приборов, климат-контроль).
• Промышленная автоматизация.
• Сложные системы управления.
• Медицинское оборудование.

Суффикс VPVE в полном обозначении MC9S12DG256VPVE:

• V – Корпус LQFP (Low-profile Quad Flat Package).
• P – Количество выводов: 112.
• V – Диапазон рабочих температур: -40°C до +85°C (расширенный промышленный/автомобильный).
• E – Вариант исполнения (часто указывает на бессвинцовую технологию или ревизию).

Ключевые технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: 16-битная, на основе ядра CPU12.
• Тактовая частота: До 25 МГц на шине (при внутреннем PLL).
• Производительность: ~25 млн операций в секунду (MIPS).
• Шина: 16-битная внешняя мультиплексированная шина адреса/данных (при необходимости).

2. Память:

• Флеш-память (EEPROM): 256 КБ — основной объем для хранения программы.
• RAM: 12 КБ — для данных.
• EEPROM (отдельная): 4 КБ — для хранения калибровочных данных, параметров.
• Защита памяти: Блоки защиты от несанкционированного доступа.

3. Периферия (самое главное преимущество):

• Аналого-цифровые преобразователи (АТД): Два 10-битных мультиплексных АЦП (16 каналов в сумме) с временем преобразования ~7 мкс.
• Таймеры:
  • 8-канальный 16-битный таймерный модуль (TIM или ECT).
  • 16-битный модуль PWM (ШИМ) с 8 выходами (4 х 16-бит или 8 х 8-бит), с защитой от сквозных токов.
• Коммуникационные интерфейсы:
  • 2 x CAN 2.0 A/B модуля (MSCAN) — критически важно для автомобиля.
  • 3 x Асинхронных последовательных интерфейса (SCI/UART).
  • 3 x Синхронных последовательных интерфейса (SPI).
  • 1 x I²C (IIC).
• Дополнительно:
  • Контроллер жидкокристаллического дисплея (LCD) — до 4x40 сегментов.
  • Модуль обнаружения сбоев (COP) — сторожевой таймер.
  • Модуль PLL для тактирования от внешнего кварца.
  • Регулятор напряжения (VR) на кристалле.

4. Общие параметры:

• Напряжение питания: 2.35V - 5.5V (обычно 5В).
• Количество линий ввода/вывода (I/O): 91 (из 112 выводов).
• Корпус: LQFP-112.
• Температурный диапазон: -40°C до +85°C (вариант V) или до +125°C для других модификаций.

Парт-номера и варианты исполнения

Полный парт-номер формируется по схеме: MC9S12DG256VPVE / R. Буква в конце (V, C, M) указывает на версию поставки.

• MC9S12DG256VPV – Базовая часть номера.
• MC9S12DG256VPVE – Часто встречающийся вариант (E может указывать на экологичное исполнение).
• MC9S12DG256VPVR – Поставка в виде рулона (tape & reel) для автоматического монтажа.
• MC9S12DG256CPV / MC9S12DG256MPV – Варианты с другими температурными диапазонами или ревизией ядра.

Важно: Последние символы могут незначительно отличаться у разных дистрибьюторов. Ключевые параметры: DG256, 112-pin, LQFP.

Совместимые и аналогичные модели (семейство S12)

Семейство S12 очень обширно. Модели различаются объемами памяти, набором периферии и количеством выводов.

Прямые аналоги (с тем же или очень похожим набором периферии и корпусом):

• MC9S12DG128VPV – Полный аналог, но с 128 КБ флеш-памяти и 8 КБ RAM. Прямая замена на плате при условии, что объема памяти хватает.
• MC9S12DG256CPV – Вариант с диапазоном температур 0°C до +70°C (коммерческий).
• MC9S12DT256VPV – Очень близкая модель. Отличается в основном наличием третьего CAN-интерфейса и немного другим распределением периферии по выводам. Требует проверки распиновки!

Модели с другими корпусами (меньше выводов, меньше периферии):

• MC9S12DG128B / MC9S12DG256B – Корпус LQFP-80. Соответственно, меньше линий I/O, может отсутствовать LCD-контроллер, меньше каналов АЦП/PWM.
• MC9S12DG64B – Корпус LQFP-80, 64 КБ флеш-памяти.

Модели с большим объемом памяти или расширенной периферией:

• MC9S12XE / S12X – Более новое семейство с ядром S12X (совместимо с S12 на уровне инструкций), имеет конвейер, работает на более высоких частотах (до 50 МГц), имеет отдельный модуль для обработки прерываний (XGATE). Например, MC9S12XEP100.
• MC9S12HZ / MC9S12HY – Другие подсемейства с акцентом на конкретную периферию (например, больше CAN, больше LIN).

Важные замечания по совместимости:

1. Распиновка (Pin-to-Pin): Модели DG128VPV и DG256VPV являются полностью совместимыми по выводам (pin-to-pin). Замена возможна без изменений платы.
2. Программная совместимость: В пределах одного семейства S12 (HCS12) код легко переносится, особенно между DG128 и DG256. Однако необходимо учитывать различия в адресах регистров периферии (если они есть) и объемах памяти. Для моделей семейства S12X требуется коррекция кода (особенно работы с прерываниями и некоторой периферией).
3. Перед заменой всегда сверяйтесь с: даташитами (Data Sheet) и техническими описаниями (Reference Manual) для конкретных моделей, особенно разделы Pin Assignments и Memory Map.

Этот микроконтроллер стал своего рода «рабочей лошадкой» и до сих пор применяется в новых разработках, благодаря своей надежности, богатой периферии и огромной базе наработанного кода и знаний в сообществе.