Freescale M9KA2

Отличный выбор! Freescale M9S08KA2 (часто ошибочно пишут как M9KA2) — это очень популярный 8-битный микроконтроллер семейства HCS08, известный своей надежностью, низкой стоимостью и низким энергопотреблением. Он идеально подходит для простых embedded-приложений: бытовая электроника, датчики, системы управления, игрушки, пульты ДУ и т.д.

Вот подробное описание и технические характеристики.

Общее описание Freescale (NXP) M9S08KA2

Микроконтроллер M9S08KA2 принадлежит к семейству HCS08, которое является дальнейшим развитием знаменитой архитектуры HC08. Ядро S08 отличается высокой эффективностью (выполняет инструкции за меньшее количество тактов по сравнению с предшественниками) и включает в себя современные периферийные модули.

Ключевая философия: Максимальная интеграция минимально необходимых компонентов в маленьком корпусе для снижения общей стоимости системы. Это "рабочая лошадка" для массовых, не требовательных к вычислительной мощности приложений.

Технические характеристики

Ниже приведены основные параметры микроконтроллера. Важно отметить, что характеристики могут незначительно варьироваться в зависимости от конкретного парт-номера (корпус, температурный диапазон).

• Архитектура: 8-битная, ядро Freescale HCS08 (S08).
• Тактовая частота: До 20 МГц на шине (частота ядра).
• Объем памяти:
  • Флэш-память (Flash): 2 КБ (2048 байт) с возможностью записи/стирания на лету.
  • ОЗУ (RAM): 128 байт.
  • EEPROM: Нет (в некоторых моделях семейства KA есть, но не в KA2).
• Периферийные устройства:
  • Таймеры: Один 2-канальный 16-битный таймер (Timer/PWM Module — TPM), может работать как:
    • Input Capture (измерение длительности импульса)
    • Output Compare (генерация сигнала)
    • ШИМ (PWM) с гибкой настройкой скважности.
  • Аналого-цифровой преобразователь (ADC): 10-битный АЦП с 8 каналами.
  • Компаратор (Analog Comparator): Один аналоговый компаратор.
  • Последовательные интерфейсы:
    • SCI (UART): Один модуль асинхронного последовательного интерфейса (Serial Communications Interface) для связи по RS-232, RS-485 и т.д.
    • SPI: Один модуль синхронного последовательного интерфейса (Serial Peripheral Interface).
    • I²C: Один модуль интерфейса Inter-Integrated Circuit (обозначается как IIC).
  • Сторожевой таймер (Watchdog Timer - COP): С независимым генератором для повышения надежности.
  • Таймер реального времени (Real Time Clock - RTC): Может работать в режимах ожидания (Wait, Stop3).
  • Генератор тактовых частот (Clock Generator - ICG): Встроенный генератор, позволяющий работать от внешнего кварца, резонатора или внутреннего тактового генератора (Trimmed Internal Clock — точность ±1.5%).
• Количество линий ввода-вывода (I/O): До 14 программируемых линий GPIO (зависит от корпуса).
• Напряжение питания: 1.8 В — 3.6 В. Типичное напряжение для работы — 3.3В или 3.0В.
• Потребление тока:
  • Рабочий режим (Run): ~4.5 мА при 20 МГц.
  • Режим ожидания (Wait): ~1.2 мА.
  • Режим остановки (Stop3): ~1.0 мкА (микроампер) с работающим RTC.
• Температурный диапазон:
  • Промышленный (Industrial): -40°C до +85°C.
  • Автомобильный (Extended): -40°C до +125°C (для некоторых парт-номеров).
• Корпуса (Packages):
  • SOIC-8: 8 выводов (ограниченный набор периферии).
  • TSSOP-16: 16 выводов (полный набор функций).
  • PDIP-16: 16 выводов, для макетирования (DIP-корпус).

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Парт-номера формируются по шаблону: M9S08KA2xxxF, где xxx — обозначение корпуса, температурного диапазона и варианта поставки.

Основные парт-номера:

• M9S08KA2CSCF / M9S08KA2CSC: Корпус SOIC-8. Темп. диапазон: Commercial (0°C to +70°C) или Industrial (-40°C to +85°C).
• M9S08KA2CLF / M9S08KA2CL: Корпус TSSOP-16. Темп. диапазон: Commercial/Industrial.
• M9S08KA2CPCF / M9S08KA2CPC: Корпус PDIP-16 (DIP-16). Темп. диапазон: Commercial/Industrial. Идеален для прототипирования на макетной плате.

Примечание: Буква F в конце часто означает "без свинца" (Lead-Free), но это не строгое правило. Всегда сверяйтесь с даташитом.

Совместимые и аналогичные модели (внутри семейства HCS08):

При выборе аналога или модернизации стоит обратить внимание на эти модели. Они имеют схожую периферию, но разный объем памяти и набор функций. Прямой пин-ту-пин совместимости по выводам может отсутствовать, требуется проверка распиновки!

1. M9S08KA1: Младшая модель. 1 КБ Flash, 64 байта RAM. В остальном очень похож.
2. M9S08KA4: Старшая модель в линейке KA. 4 КБ Flash, 256 байт RAM. Прямой апгрейд для KA2.
3. M9S08KA8: 8 КБ Flash, 512 байт RAM. Максимальный объем в этом подсемействе.
4. M9S08QD2 / QD4: Более дешевая и простая линейка (S08QD). Меньше периферии (нет SPI, I2C, меньше каналов АЦП), но очень низкая цена. Корпус SOIC-8. Популярная замена для самых простых задач.
5. M9S08AC8 / AC16: Линейка S08AC с более продвинутой периферией (например, больше таймеров) и большим объемом памяти (до 16 КБ Flash).

Современные аналоги от NXP (архитектура Arm Cortex):

Для новых разработок Freescale (ныне NXP Semiconductors) рекомендует переходить на более современные 32-битные ядра, которые при сравнимой цене предлагают значительно большую производительность, память и периферию.

• Королевские аналоги (прямые замены по цене и простоте):
  • KE02 Series (ARM Cortex-M0+): Например, MKE02Z64VLD2. Низкая стоимость, простота в освоении, богатая периферия, больше памяти (64 КБ Flash, 4 КБ RAM).
  • LPC800 Series (ARM Cortex-M0+): Например, LPC802M001JDH20. От NXP, аналогичные возможности.
• Для более сложных задач:
  • Kinetis KL Series (ARM Cortex-M0+): Энергоэффективные, с большим выбором моделей.
  • Kinetis KE Series (ARM Cortex-M0+/M4): Универсальные микроконтроллеры.

Вывод

M9S08KA2 — это проверенный временем, надежный и экономичный 8-битный микроконтроллер, отлично зарекомендовавший себя в тысячах серийных изделий. Его сильные стороны — низкая цена, низкое энергопотребление и наличие всех базовых интерфейсов связи. Однако для новых проектов стоит рассмотреть более современные 32-битные аналоги от NXP (семейства KE, LPC), которые предлагают лучшее соотношение цены, производительности и простоты разработки.