Freescale MCF51CN128CGT

Конечно, вот подробное описание микроконтроллера Freescale MCF51CN128CGT, его технические характеристики, парт-номера и совместимые модели.

Общее описание

Freescale MCF51CN128CGT — это 32-битный микроконтроллер (МК) из семейства ColdFire V1, ориентированный на широкий спектр встраиваемых приложений, особенно там, где требуется хороший баланс между производительностью, энергоэффективностью, периферией и стоимостью.

Этот МК является частью подсемейства MCF51CN128, которое позиционировалось как решение для USB-устройств (включая поддержку USB On-The-Go) и сенсорных интерфейсов. Он построен на ядре V1 ColdFire, которое исполняет набор команд в стиле RISC, обеспечивая высокую производительность на мегагерц. Ключевой особенностью является интегрированный USB 2.0 Full-Speed контроллер с поддержкой хоста, устройства и OTG.

Микроконтроллер выполнен в корпусе LQFP-64 и предназначен для применений в потребительской электронике, промышленной автоматизации, медицинских приборах, точках доступа и устройствах с интерфейсом USB.

Ключевые технические характеристики

• Ядро и производительность:

  • Архитектура: 32-битное ядро ColdFire V1.
  • Тактовая частота: До 50.33 МГц (работа от внутреннего или внешнего источника).
  • Производительность: До ~50 Dhrystone MIPS.

• Память:

  • Флэш-память (Flash): 128 КБ с поддержкой чтения/записи во время выполнения (Execute-In-Place).
  • ОЗУ (RAM): 16 КБ.
  • EEPROM (эмуляция): Эмулируется во флэш-памяти.

• Периферийные модули (наиболее значимые):

  • USB 2.0 Full-Speed (12 Мбит/с): Контроллер с интегрированным PHY, поддерживающий режимы Host (хост), Device (устройство) и On-The-Go (OTG).
  • Аналоговые интерфейсы:
    • 16-канальный 12-битный АЦП с возможностью одновременной выборки и хранения.
    • 2-канальный 12-битный ЦАП.
    • 2 компаратора напряжения.
  • Таймеры и ШИМ:
    • Модуль таймеров (FTM): 2 модуля (FTM1, FTM2), каждый с 2 каналами. Поддержка ШИМ, захвата/сравнения, квадроэнкодера.
    • Программируемый модуль задержки (PDB): Для точного запуска АЦП и ЦАП.
    • Модуль периодического прерывания (PIT).
    • Часы реального времени (RTC) с автономным питанием от резервной батареи.
  • Интерфейсы связи:
    • UART/SCI: До 3 модулей (с поддержкой LIN).
    • SPI: 1 модуль.
    • I²C: 1 модуль (с поддержкой SMBus).
  • Сенсорный интерфейс:
    • Встроенный контроллер для емкостной сенсорной панели (Touch Sensing Input, TSI).

• Системные функции:

  • Напряжение питания: 1.71В - 3.6В (широкий диапазон для работы от батарей).
  • Тактирование: Внутренний тактовый генератор (IRC), генератор с фазовой автоподстройкой (PLL), поддержка внешнего кварца.
  • Режимы пониженного энергопотребления: Wait, Stop (с сохранением RAM).
  • Сторожевой таймер (COP).
  • Детектор понижения напряжения.

• Корпус: LQFP-64 (Low-profile Quad Flat Package).

Парт-номера (Part Numbers) и варианты

Основной парт-номер указывает на конкретную комбинацию памяти, корпуса и температурного диапазона. Для MCF51CN128CGT:

• MCF51CN128CGT – это полный парт-номер.
  • MCF51CN – серия/семейство.
  • 128 – объем флэш-памяти в КБ.
  • C – вариант ядра/периферии (стандартный для этой серии).
  • G – тип корпуса (LQFP-64).
  • T – температурный диапазон (от -40°C до +85°C, Industrial).

Другие варианты в том же семействе MCF51CN128:

• MCF51CN128CLK – корпус LQFP-80.
• MCF51CN128VGT – расширенный температурный диапазон (от -40°C до +105°C, Extended).
• MCF51CN128VLK – LQFP-80, температурный диапазон до +105°C.
• MCF51CN64xxx – аналоги, но с 64 КБ флэш-памяти.

Совместимые и аналогичные модели

При выборе замены или аналога важно учитывать совместимость по выводам (pin-to-pin), периферии и ядру.

1. Прямые аналоги и микросхемы того же семейства (максимальная совместимость):

• MCF51CN128VLK / CLK – отличаются только корпусом (80 выводов вместо 64) и/или температурным диапазоном. Программная и периферийная совместимость полная.
• MCF51CN64CGT / VGT – имеют 64 КБ флэш-памяти вместо 128 КБ. Совместимы по выводам и периферии, но с меньшим объемом памяти.
• MCF51JM128 – микроконтроллер из другого подсемейства (серия JM) с интерфейсом Ethernet вместо USB. Имеет схожее ядро и часть периферии, но не является прямой заменой.
• MCF51QE128 – популярная серия QE (без USB, но с другими комбинациями периферии, например, сегментным LCD-контроллером). Может быть аналогом при отсутствии необходимости в USB.

2. Современные аналоги от NXP (преемник Freescale) на ядре ARM Cortex-M: Семейство ColdFire V1 в целом было заменено более современными и энергоэффективными микроконтроллерами на ядрах ARM Cortex-M. Для замены MCF51CN128CGT следует рассматривать серии с интегрированным USB:

• Kinetis L-серия (Cortex-M0+): Например, KL25Z128 (FRDM-KL25Z – популярная отладочная плата). Имеет USB, аналогичную производительность, меньший размер ядра и лучшее соотношение производительность/потребление.
• Kinetis K-серия (Cortex-M4): Например, MK22FN128 (серия FlexMemory). Более высокая производительность, USB, ЦАП, АЦП. Часто используется как более мощная замена.
• LPC-серия от NXP (Cortex-M0+/M3/M4): Например, LPC11U24, LPC11U68 (с USB). Также являются популярными аналогами.

Важно: Переход с ColdFire V1 на ARM Cortex-M не является pin-to-pin совместимым и требует изменения инструментария (компилятор, IDE) и переписывания/адаптации кода, так как архитектуры ядер совершенно разные.

Вывод

Freescale MCF51CN128CGT — это сбалансированный 32-битный МК своего времени, выделявшийся наличием полнофункционального USB OTG контроллера, хорошим набором аналоговой и цифровой периферии. Для новых проектов сегодня целесообразнее рассматривать более современные аналоги на ядрах ARM Cortex-M от NXP (Kinetis, LPC) или других производителей (STMicroelectronics, Microchip), которые предлагают лучшее соотношение производительности, энергопотребления и стоимости при аналогичной или большей функциональности.