Freescale MC68HC11A1FN

Отличный выбор! MC68HC11A1FN — это классический 8-микроразрядный микроконтроллер от Freescale Semiconductor (ныне часть NXP), который был невероятно популярен в 1990-х и начале 2000-х годов для промышленных, автомобильных и образовательных применений.

Общее описание MC68HC11A1FN

MC68HC11 — это семейство высокоинтегрированных 8-битных микроконтроллеров с архитектурой, восходящей к процессору Motorola 6800. Модель A1 является одной из базовых и самых распространенных в семействе.

Ключевые особенности:

• Архитектура: Гарвардская (раздельная память программ и данных) с расширенными возможностями.
• Ядро: 8-битное, CISC, с богатым набором инструкций (включая умножение и деление).
• Режимы работы: Один из главных плюсов — несколько режимов работы (Single-Chip, Expanded, Bootstrap, Test), позволяющих гибко конфигурировать использование выводов (как порты ввода-вывода или как шину для внешней памяти/периферии).
• Назначение: Широко использовался в бортовой автомобильной электронике (например, блоки управления двигателем, подушками безопасности), промышленных контроллерах, принтерах, медицинском оборудовании и как учебное пособие в вузах благодаря своей надежности и понятной архитектуре.

Технические характеристики MC68HC11A1FN

• Тип корпуса: FN — пластиковый Quad Flat Pack (QFP), 52 вывода.
• Тактовая частота: До 3 МГц (версия "A1"; были и более быстрые ревизии).
• Внутренняя ПЗУ (ROM/EPROM): 8 КБ (в варианте с маской ROM; у A1FN обычно это EPROM/OTP, стираемое ультрафиолетом).
• Внутренняя ОЗУ (RAM): 256 байт.
• Внутренняя EEPROM: 512 байт — революционная для своего времени особенность, позволяющая хранить данные после выключения питания.
• Порты ввода/вывода (I/O): 38 линий (многофункциональные, включая аналоговые входы, таймеры, последовательные интерфейсы).
• Аналого-цифровой преобразователь (АЦП): 8-канальный, 8-битный.
• Таймеры:
  • 16-битный основной таймер с системой захвата/сравнения (3 канала захвата, 5 каналов сравнения).
  • Сторожевой таймер (Watchdog Timer).
• Последовательные интерфейсы:
  • Асинхронный последовательный порт (SCI/UART).
  • Синхронный последовательный порт (SPI).
• Система прерываний: Векторная, с поддержкой маскируемых и немаскируемых (XIRQ) прерываний.
• Напряжение питания: +5 В.
• Потребление: Типовое 10-15 мА в активном режиме.

Парт-номера (Part Numbers) и варианты

Номенклатура Freescale/Motorola была сложной. MC68HC11A1FN расшифровывается:

• MC: Motorola Semiconductor.
• 68HC11: Семейство.
• A1: Модель (версия с 8 КБ ROM, 256 RAM, 512 EEPROM, АЦП).
• F: Тип корпуса (QFP).
• N: Диапазон температур (коммерческий, 0°C to +70°C). Были варианты с V (расширенный, -40°C to +85°C) и C (автомобильный, -40°C to +125°C).

Основные парт-номера и совместимые модели в семействе:

1. Прямые аналоги и варианты A1:

• MC68HC11A1FN (QFP-52, EPROM/OTP, коммерческий).
• MC68HC11A1FE/FN (с UV-стираемым окном для EPROM).
• MC68HC711A1FN — ключевая совместимая модель. Это версия с однократно программируемой (OTP) EPROM. Функционально идентична A1, но вместо маскированного ROM имеет пользовательскую OTP-память. Чаще всего использовалась для прототипирования и мелких серий.
• MC68HC11A0FN — версия без внутренней ROM/EPROM, только для режима Expanded Multiplexed с внешней памятью.

2. Популярные совместимые модели с другими характеристиками (архитектурно совместимы, но с разным объемом памяти и периферии):

• MC68HC11E9 / MC68HC711E9 — "флагман" линейки. 12 КБ ROM/EPROM, 512 байт RAM, 512 байт EEPROM, 8-канальный 8-битный АЦП. Корпус PLCC-52. Очень популярная модель.
• MC68HC11E1 / MC68HC711E1 — Урезанная E9: 4 КБ ROM, 256 байт RAM, 512 байт EEPROM, без АЦП.
• MC68HC11D3 / MC68HC711D3 — Малогабаритный вариант (SOIC-28). 4 КБ ROM/EPROM, 192 байт RAM, нет EEPROM и АЦП.
• MC68HC11F1 / MC68HC711F1 — 1 КБ RAM, 512 EEPROM, нет АЦП, но есть дополнительные функции таймера.
• MC68HC11K4 / MC68HC711K4 — Мощная версия с 24 КБ ROM, 768 байт RAM, 640 байт EEPROM, 8-канальным 8-битным АЦП, дополнительным сопроцессором (PLL) и большим количеством портов.

3. Современные (относительно) совместимые микроконтроллеры от NXP:

Семейство HC11 официально снято с производства, но для модернизации или новых проектов NXP предлагает более современные, но не полностью двоично-совместимые аналоги с похожей периферией и архитектурой:

• MC9S12 / S12X — 16-битные преемники, имеют режим эмуляции (ECU) для HC11, что позволяет мигрировать код с минимальными изменениями. Широко используются в автомобильной промышленности.
• HC08 / HC(S)08 — Упрощенное 8-битное семейство, менее совместимое на уровне команд, но с похожей философией.

Важное замечание по совместимости:

• Программная совместимость (исходный код): Код, написанный на ассемблере или C для A1, с минимальными правками (объявления регистров) может быть перенесен на A1, E9, K4 и другие модели внутри семейства HC11.
• Аппаратная совместимость (pin-to-pin): Нет. Разные модели (A1, E9, D3) имеют разные корпуса и распиновку. Замена возможна только после переразводки платы.
• Совместимость с MC68HC711A1FN: Почти полная. Это основной OTP-вариант A1. При переходе с EPROM-версии на OTP или наоборот проблем обычно не возникает.

Микроконтроллер MC68HC11A1FN остается культовым устройством, идеально подходящим для изучения основ низкоуровневого программирования и архитектуры микроконтроллеров.