Шестнадцатиразрядные микроконтроллеры Motorola

Компания Motorola выпускает два семейства 16-разрядных микроконтролле­ров - 68НС12/912 и 68НС16. Архитектура семейства 68НС16, производство которо­го началось в начале 90-х гг. является дальнейшим развитием архитектуры весьма популярных в то время 8-разрядных микроконтроллеров 68НС11. Семейство 68НС16 отличается от 68НС11 расширенным набором регистров, введением допол­нительных команд и способов адресации. Введен специальный блок для цифровой обработки аналоговых сигналов. В состав микроконтроллеров этого семейства вхо­дят периферийные устройства с расширенными функциональными возможностями (таймерный процессор, буферизованный модуль последовательного обмена, 10-раз­рядный АЦП), а также встроенные средства отладки. Однако эти микроконтролле­ры ориентированы на использование внешней памяти, что в ряде случаев ограничи­вает возможности их применения,

Новое семейство 16-разрядных микроконтроллеров 68HC(S)12/912 отличается полной архитектурной совместимостью с семейством 68НС11 и наличием моделей с внутренней Flash-памятью большого объема - до 128 Кбайт. Особенностью этих микроконтроллеров является выполнение ряда операций, используемых при управ­лении объектами с помощью «нечеткой логики». Наличие большого набора пери­ферийных устройств, высокая производительность и относительно низкое энерго­потребление позволяют использовать микроконтроллеры этого семейства для реализации широкой номенклатуры цифровых систем.

Современные встраиваемые микроконтроллеры, выпускаемые производственной фирмой Freescale Semiconductor

В 1998 году компания Motorola начала производство семейства 16-разрядных микроконтроллеров 68HC12 по технологии 0,5 мкм с тактовыми частотами 8 МГц, имеющих ряд специфических особенностей, которые обеспечили им эффективное применение в электронной аппаратуре различного назначения [3].

В 2000 году началась разработка нового 16-разрядного ядра для семейства HCS12 на базе микроконтроллера MC9S12DP256, получившего имя собственное "BARRACUDA". Контроллер выполнен по более совершенной технологии 0,25 мкм, в результате чего увеличились максимальная тактовая частота (до 25 МГц) и емкость внутренней Flash-памяти модифицированного варианта (третье поколение) до 256 Кб. Стирание производится блоками по 512 байт, программирование – ячейкам по 2 байта. Обеспечивается быстрое стирание (20 мс для 512 байт) и программирование (20 мкс для 2 байт). Общее время программирования для Flash-памяти емкостью 256 Кбайт - менее 10 с. Напряжение программирования-стирания составляет 5 В, допустимое число циклов стирания-программирования – не менее 10 000 (типовое значение – 100 000 циклов).После тщательных испытаний в 2002 году началось серийное производство первых кристаллов нового семейства.

Они нашли широчайшее применение в автоэлектронных устройствах по всему миру, часто приходя на смену 8-разрядным микроконтроллерам.

Успех первых представителей семейства HCS12, ориентированных на автоэлектронный рынок, дал толчок к разработке новых кристаллов этого семейства, предназначенных для использования в промышленности, в бытовой и медицинской технике, везде, где 8-разрядного разрешения, производительности и объемов памяти становится не достаточно. Новые кристаллы отличаются богатством и разнообразием периферийных узлов, в число которых кроме стандартных таймеров, АЦП и последовательных каналов входят модули, позволяющие организовать управление USB 2.0 (UF32), 10/100 Мбод Ethernet (NE64), LCD (L, H), двигателем(H). Кристаллы MC9s12Exxx имеют встроенный ЦАП. Последние разработки, выполненные по технологии 0,18 мк позволили достигнуть тактовых частот до 40 МГц, увеличить объем встроенной Flash-памяти до 512 Кб, а также, снизить напряжение питания до 1,8 В.

В настоящее время семейство 68HCS12 является основным промышленным стандартом компании Motorola в сфере 16-разрядных микроконтроллеров. В качестве основных особенностей этого семейства следует отметить:

• архитектурную и программную совместимость с широко используемым семейством 8-разрядных микроконтроллеров Motorola 68HC11 [4];

• расширенный набор команд и способов адресации, обеспечивающих реализацию управления с использованием «нечеткой логики», поддержку языков высокого уровня, например оптимизация под язык С, и ряд других дополнительных возможностей;

• улучшенные технические характеристики: высокая производительность, пониженное энергопотребление, расширенный объем адресуемой памяти;

• FLASH: от 32K до 512К. Имеется возможность выбирать оптимальный по цене микроконтроллер из ряда совместимых по выводам и по коду кристаллов с различными объемами памяти. FLASH-память разбита на сектора небольших размеров. Возможно перепрограммирование сектора FLASH-памяти под управлением программы, находящейся в другом секторе. Адресация объемов памяти, больших 64К, обеспечивается при помощи страничной организации адресного пространства;

• RAM: от 2К до 16К;

• EEPROM: от 1K до 4K;

• 20-разрядный аккумулятор;

• конвейер команд;

• встроенный на кристалле BDM - узел обеспечивает возможность выполнения внутрисхемной отладки программного обеспечения без использования дорогостоящих эмуляторов что, существенно упрощает процесс разработки систем на базе этих микроконтроллеров;

• умножитель частоты, сторожевой таймер, монитор напряжения питания;

• большой набор периферийных устройств;

• наличие режимов пониженного энергопотребления;

• автомобильный температурный диапазон -40 +125 °C.

Высокая производительность и относительно низкое энергопотребление позволяют эффективно использовать микроконтроллеры этого семейства для реализации широкой номенклатуры цифровых систем.