Общая структура и номенклатура микроконтроллеров

семейства 68HC08/908

В настоящее время компания Freescale Semiconductor выпускает более 20 моделей этого семейства. Основные характеристики ряда моделей приведены в табл.1. Микроконтроллеры этого семейства содержат процессорное ядро CPU08, внутреннюю память программ – масочно-программируемое ПЗУ емкостью до 32 Кбайт или флэш-память емкостью до 60 Кбайт, ОЗУ данных емкостью от 128 байт до 2 Кбайт. В ряде моделей имеется также ЭСППЗУ емкостью 512 байт или 1 Кбайт. Большинство микроконтроллеров работают при напряжении питания Vп = 5,0 В, обеспечивая максимальную тактовую частоту Ft = 8 МГц. Некоторые модели работают при пониженном напряжении питания 3,0 В или 2,0 В.

Таблица 1. Основные характеристики микроконтроллеров семейства 68HC08/908

Модель	ПЗУ, Flash байт	ОЗУ байт	ЭСППЗУ байт	Таймеры	Входы-выходы	Послед. порт	АЦП	ШИМ
68НС08AВ16A 68НС908AВ32	16 K 32 K	1 K		2x16р.(4+6 кан.) 2x16р.(4+6 кан.)		SCI,SPI SCI,SPI	8р.,8вх 8р.,8вх	- -
68HC908AS60	60K	2 K	1 K	16р.(6 кан.)	45/50	SCI,SPI BDLC	8р.,8вх	-
68НС08AZ32A   68НС908AZ60	32 K   60 K	1 K   2 K	1 K	2x16р.(2+4 кан.)   2x16р.(2+6 кан.)		SCI,SPI, CAN SCI,SPI, CAN	8р.,8вх   8р.,8вх	-   -
68НС08BD24	24 K		-	16р.(2 кан.)		I2C	8р.,8вх	8р.,16вых
68HC908GP32	32 K		-	16р.(2 кан.)		SCI,SPI	8р.,8вх	-
68HC08JB1 68HC908JB8	5,5 K 8 K		- -	16р.(2 кан.) 16р.(2 кан.)		USB USB	- -	- -
68HC908JK1 68HC908JK3	1,5 K 4 K		- -	16р.(2 кан.) 16р.(2 кан.)		- -	8р.,10вх 8р.,10вх	- -
68НС908JL3	4 K		-	16р.(2 кан.)		-	8р.,12вх	-
68НС908KX2 68HC908KX8	2 K 8 K		- -	16р.(2 кан.) 16р.(2 кан.)		SCI SCI	8р.,4вх 8р.,4вх	- -
68НС908MR16 68HC908MR32	16 K 32 K		- -	2x16р.(2+4 кан.) 2x16р.(2+4 кан.)		SCI,SPI SCI,SPI	10р.,10вх 10р.,10вх	12р.,6вых 12р.,6вых
68НС908RK2	2 K		-	16р.(2 кан.)		-	-	-
68HC908SR12	2 K		-	2x16р.(2+2 кан.)		-	10р.,14вх	-

Микроконтроллеры семейства 68HC08/908 делятся на ряд серий, буквенные обозначения которых указываются для каждой модели после имени семейства (например, 68HC08AZ32 - серия AZ, модель 32). Серии отличаются, в основном, составом периферийных модулей и областями применения. Все модели содержат 16-разрядные таймеры, имеющие 2, 4 или 6 комбинированных входов захвата/выходов совпадения IC/OC. Большинство моделей содержит 8- или 10-разрядные АЦП.

В состав серий AB, AS, AZ входят микроконтроллеры общего назначения, которые обеспечивают расширенные возможности интерфейса с внешними устройствами благодаря наличию шести параллельных и двух последовательных портов (SCI, SPI). Модели серий BD, SR и GP имеют четыре параллельных порта. Ряд серий имеет специализированные последовательные порты, используемые для организации микроконтроллерных сетей. Это серия AS, обеспечивающая передачу данных по мультиплексной шине J1850, серия JB, имеющая интерфейс с последовательной шиной USB, серия AZ, содержащая контроллер сети CAN, серия BD, реализующая интерфейс I2C. Микроконтроллеры этих серий широко используются в промышленной автоматике, измерительной аппаратуре, системах автомобильной электроники, вычислительной технике.

Специализированные микроконтроллеры серии MR содержат 12-разрядные широтно-импульсные модуляторы (ШИМ) с шестью выходными каналами. Они ориентированы на применение в системах управления электроприводом.

Серии JB, JK, JL, KX выпускаются в дешевых корпусах с малым числом выводов. Микроконтроллеры этих серий имеют от 13 до 23 линий параллельного ввода-вывода данных. Они используются в бытовой аппаратуре и изделиях массового применения, где требование низкой стоимости является одним из первостепенных факторов.

На рис.1 показана общая структура микроконтроллеров семейства 68HC08/908. Характерной особенностью этого семейства является модульный принцип построения, когда каждая модель формируется из библиотеки стандартных модулей. Путем объединения на кристалле процессорного модуля CPU08, модулей памяти (ОЗУ, ПЗУ, ЭСППЗУ, флэш-памяти) и ряда служебных, интерфейсных и периферийных модулей, выбранных из имеющейся библиотеки, реализуются различные модели микроконтроллеров этого семейства, характеристики которых приведены в табл.1. В библиотеку стандартных модулей входят служебные модули: CGM08, SIM08, LVI08, IRQ08, BREAK08, COP08; интерфейсные модули: порты PTA – PTH, SCI08, SPI08, msCAN08, USB08, BDLC08, периферийные модули: TIM08, TBM08, PIT08, ADC08, PWM08, DMA08, KBI08.

Служебные модули, которые входят в состав всех микроконтроллеров этого семейства, выполняют следующие функции.

Модуль формирования тактирующих сигналов CGM08 генерирует последовательности импульсов, необходимые для тактирования работы процессора и периферийных модулей. В микроконтроллерах серий JL, JK, KX используется более простой вариант этого модуля OSC08.

Модуль системной интеграции SIM08 производит начальный запуск микроконтроллера при включении напряжения питания и его перезапуск при поступлении внешнего сигнала на вход RST# или внутреннего сигнала от модуля контроля функционирования COP08, а также при выборке неправильного кода команды и при обращении к несуществующему адресу. Кроме того модуль SIM08 формирует тактовые сигналы для процессора и других модулей, управляет передачей команд и данных по внутренней шине, обеспечивает обслуживание запросов прерывания, реализует различные режимы работы микроконтроллера.

Рис.1. Общая структура микроконтроллеров семейства 68HC08/908

Модуль управления внешним прерыванием IRQ08 обеспечивает различные варианты обслуживания внешнего запроса прерывания, поступающего на вход IRQ#.

Модуль прерывания в контрольной точке BREAK08 реализует механизм останова в контрольной точке в процессе отладки программного обеспечения.

Модуль контроля напряжения питания LVI08 контролирует величину напряжения питания. При уменьшении этого напряжения ниже заданной величины модуль LVI08 переводит микроконтроллер в начальное состояние, которое сохраняется до восстановления нормального уровня напряжения питания.

Модуль контроля функционирования COP08 обеспечивает контроль выполнения программы с помощью сторожевого таймера.

В состав интерфейсных модулей входят параллельные 8-разрядные порты, количество которых в различных моделях микроконтроллеров составляет от 2 до 8 (PA, PB, …PG, PH). При этом в портах может использоваться только часть выводов. Выводы некоторых портов могут служить для выполнения альтернативных функций: реализации последовательного обмена данными, приема и выдачи сигналов таймерных модулей, ввода аналоговых сигналов для аналого-цифрового преобразования и др.

Кроме параллельных портов в микроконтроллерах этого семейства используются интерфейсные модули, обеспечивающие последовательный ввод-вывод данных. Большинство моделей содержит следующие модули последовательного обмена.

Модуль асинхронного связного интерфейса SCI08 реализует стандартный асинхронный протокол передачи 8 или 9 битов данных с одним старт-битом и одним стоп-битом. Скорость обмена программируется и может достигать 130 Кбит/c.

Модуль синхронного периферийного интерфейса SPI08 обеспечивает синхронный последовательный ввод-вывод данных с высокой скоростью - до 4 Мбит/с. Этот модуль служит для быстрого обмена данными между микроконтроллером и другими устройствами, расположенными на небольшом расстоянии.

В качестве периферийных модулей в состав большинства микроконтроллеров входят таймерные модули и модуль АЦП.

Таймерный модуль TIM08 содержит 16-разрядный счетчик, имеющий несколько каналов, которые работают в режиме захвата или совпадения. Каналы имеют входы сигналов захвата IC, выходы сигналов совпадения OC и соответствующие регистры захвата и сравнения. Различные модификации модулей TIM08 содержат 2, 4 или 6 каналов. Счетчик переключается тактовыми импульсами с возможностью его останова и запуска (режим таймера) или сигналами от внешнего устройства (режим счета внешних событий). Пары каналов таймера могут совместно использоваться для выполнения широтно-импульсной модуляции. Большинство моделей содержит два независимо работающих таймерных модуля.

Модуль АЦП ADC08 реализует аналого-цифровое преобразование поступающих сигналов с разрешением 8 бит. Количество аналоговых входов составляет для различных моделей от 4 до 15. В некоторых моделях используется модификация модуля ADC08, реализующая 10-битное разрешение.

В состав библиотеки модулей входят также 12-разрядный 6-канальный широтно-импульсный модулятор PWM08, таймер периодических прерываний PIT08, модуль обслуживания клавиатуры KBI08. В некоторых сериях для последовательного обмена используются специализированные интерфейсные модули msCAN08, BDLC08, которые реализуют протоколы CAN и J1850, широко применяемые в системах промышленной автоматики, автомобильной электронике, контрольно-измерительной технике, а также модуль USB08, содержащий контроллер шины USB,.применяемый в вычислительной технике. В табл. 2 приведен состав интерфейсных и периферийных модулей, используемых в ряде серий семейства 68HC08/908.

Таблица 2. Состав интерфейсных и периферийных модулей в различных сериях микроконтроллеров семейства 68HC08/908