Freescale MCF51AC128ACFUE

Отличный выбор! Freescale MCF51AC128ACFUE — это 8-битный микроконтроллер из семейства ColdFire V1, сочетающий низкую стоимость, энергоэффективность и хорошую производительность. Ниже представлено подробное описание.

Общее описание

Микроконтроллер MCF51AC128 построен на ядре ColdFire V1 (версия V1), которое, несмотря на архитектуру 8/16-бит, имеет 32-битное ядро с RISC-подобным набором команд. Это обеспечивает более высокую производительность по сравнению с классическими 8-битными МК (такими как HC08) при сохранении преимуществ малого размера кода и низкого энергопотребления.

Основная ниша: Применения, требующие больше вычислительной мощности, чем типичные 8-битные МК, но где не нужна высокая производительность 32-битных Cortex-M. Часто использовался в потребительской электронике, промышленных контроллерах, системах управления, медицинских приборах.

Суффикс в наименовании (ACFUE):

• AC – обозначение конкретного подсемейства (в данном случае с набором периферии ADC, DAC, ACMP).
• 128 – объем флэш-памяти в КБ.
• C – вариант корпуса.
• FUE – F: Бессвинцовый (RoHS), U: Корпус QFP 64-pin, E: Температурный диапазон от -40°C до +85°C.

Ключевые технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Ядро: Freescale ColdFire V1 (32-битное, с 8/16-битной шиной данных).
• Тактовая частота: До 50.33 МГц (при работе от внутреннего тактового генератора или внешнего источника).
• Производительность: До ~50 MIPS (миллионов инструкций в секунду).

2. Память:

• Флэш-память (Flash): 128 КБ с возможностью чтения/записи во время выполнения (E/E Flash).
• ОЗУ (RAM): 8 КБ.

3. Периферия (наиболее значимая):

• АЦП (ADC): 12-битный, конвейерный, с временем преобразования ~1 мкс. До 24 каналов (16 внешних + 8 внутренних).
• ЦАП (DAC): 2 x 12-битных цифро-аналоговых преобразователя.
• Аналоговые компараторы (ACMP): 3 компаратора с программируемым источником опорного напряжения (DAC или внешний).
• Таймеры:
  • 2 x 16-битных таймера PWM (TPM) с поддержкой ШИМ, захвата/сравнения.
  • 1 x Модуль периодического прерывания (PIT).
  • Часы реального времени (RTC) с отдельным источником тактирования.
• Интерфейсы связи:
  • 2 x SCI (UART) с поддержкой LIN.
  • 1 x SPI.
  • 1 x I²C.
• Контроллер прямого доступа к памяти (DMA): 4 канала, что позволяет разгрузить ядро при передаче данных между периферией и памятью.
• Система тактирования: Внутренний тактовый генератор (ICO), петля фазовой автоподстройки частоты (FLL), поддержка внешнего кварцевого резонатора или тактового сигнала.

4. Электропитание и энергопотребление:

• Напряжение питания: 2.7В — 5.5В (широкий диапазон, позволяет работать от батарей или нестабилизированных источников).
• Режимы пониженного энергопотребления: Wait, Stop (с сохранением содержимого RAM).

5. Корпус и выводы:

• Корпус: QFP-64 (квадратный плоский корпус с 64 выводами).
• Количество линий ввода-вывода (GPIO): До 55 линий (зависит от конфигурации альтернативных функций).

Парт-номера (Part Numbers) и варианты

Модель MCF51AC128ACFUE является частью линейки с различным объемом памяти и набором периферии. Вот основные варианты в том же семействе:

• MCF51AC128ACFUE – 128КБ Flash, 8КБ RAM, QFP-64 (рассматриваемая модель).
• MCF51AC128BCFUE – Отличается набором периферии (например, больше/меньше таймеров или интерфейсов). Важно: Буква A/B после "AC128" указывает на маску набора периферии (Mask Set). Модели с разной буквой имеют разную периферию и не являются полностью взаимозаменяемыми на одной печатной плате без переразводки.
• MCF51AC256ACFUE – 256КБ Flash, 16КБ RAM, QFP-64.
• MCF51AC256BCFUE – 256КБ Flash, 16КБ RAM, другой набор периферии (Mask Set B).
• MCF51AC64ACFUE – 64КБ Flash, 8КБ RAM, QFP-64.

Также существовали варианты в других корпусах:

• MCF51AC128ACFU / MCF51AC128ACF – Возможно, другие температурные диапазоны или упаковка.
• MCF51AC128ACLK – Корпус LQFP-64 (низкопрофильный).

Совместимые и аналогичные модели

1. Прямые аналоги и совместимые (от NXP/Freescale):

• MCF51AC256 серии – Полностью совместимы по выводам и периферии (в рамках одного Mask Set, например, "A" или "B"), но имеют больший объем памяти. Являются самым простым путем для апгрейда.
• MCF51AC64 серии – Совместимы по выводам (в рамках одного Mask Set), но имеют меньший объем памяти. Подходят для даунгрейда, если ресурсов хватает.
• MCF51JM серии – Более продвинутое семейство ColdFire V1 с интерфейсом USB Full-Speed. Не является полным аналогом по выводам, но архитектурно близко.
• MCF51QE серии – Семейство для силовой электроники с продвинутыми блоками ШИМ. Архитектурно близко, но периферия и назначение выводов другие.

2. Современные аналоги от NXP (на архитектуре ARM Cortex-M): Семейство ColdFire V1 считается устаревшим (End-of-Life). NXP активно рекомендует переход на 32-битные микроконтроллеры серии Kinetis (ARM Cortex-M), которые предлагают лучшую производительность, энергоэффективность и более современные инструменты.

• Kinetis KE1x (Kinetis E серии) – Прямой рекомендуемый аналог по рынку. 32-битное ядро Cortex-M0+/M4, работают от 5В, имеют аналогичную периферию (ADC, DAC, ACMP, таймеры). Например, MKE16F64VLF4 или другие из серии KE1x.
• Kinetis L серии (Cortex-M0+) – Для низковольтных применений (1.71-3.6В). Высокая энергоэффективность.
• Kinetis K серии (Cortex-M4) – Для применений, требующих большей вычислительной мощности и DSP-инструкций.

3. Аналоги от других производителей:

• Microchip AVR XMEGA (8/16-битные) или SAM D/DA серии (ARM Cortex-M0+) – По сочетанию аналоговой периферии и производительности.
• STMicroelectronics STM32G0/F0 серии (ARM Cortex-M0/M0+) – Широкий ассортимент, наличие 5В-толерантных линий, хорошая аналоговая периферия.
• Infineon XMC1000 серии (ARM Cortex-M0) – Ориентированы на промышленные применения.

Важное примечание:

Микроконтроллеры семейства MCF51AC официально переведены в статус "Not Recommended for New Designs" (NRND) или "End-of-Life" (EOL) компанией NXP. Это означает, что для новых проектов настоятельно рекомендуется выбирать современные аналоги (такие как NXP Kinetis KE), которые находятся в активной производственной фазе, имеют лучшее соотношение цена/производительность и более развитую экосистему инструментов разработки.