Freescale MC68HC11E1CFN3

Отличный выбор! MC68HC11E1CFN3 — это классический 8-битный микроконтроллер от Freescale Semiconductor (ныне часть NXP Semiconductors), который широко использовался в промышленной автоматике, автомобильной электронике, бытовых приборах и учебных целях в 1990-х — 2000-х годах.

Вот подробное описание и технические характеристики.

Краткое описание

MC68HC11E1 — это высокоинтегрированный 8-битный микроконтроллер с архитектурой, основанной на процессорном ядре HC11. Модель E1 является одной из самых популярных и функционально насыщенных в семействе. Суффикс CFN3 в полном обозначении указывает на конкретный вариант корпуса, температурный диапазон и тип памяти:

• C — Корпус PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier).
• F — Диапазон рабочих температур: от -40°C до +85°C (расширенный промышленный).
• N — Тип памяти: микроконтроллер с маской ROM (памятью программы, записанной на заводе).
• 3 — Частота: версия, рассчитанная на тактовую частоту до 3 МГц (частота шины 1.5 МГц в режиме ×2).

Это микроконтроллер с маской ROM, то есть программа "зашивается" на заводе-изготовителе при производстве кристалла. Для разработки и мелких серий использовались версии с УФ-стираемым EPROM (например, MC68HC811E2) или однократно программируемые OTP-версии.

Ключевые технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: 8-битная, CISC.
• Тактовая частота (макс.): 3 МГц (на кристалле, что соответствует частоте шины 1.5 МГц).
• Системный такт: Возможность использования внешнего кварца или внутреннего генератора.
• Набор инструкций: Богатый набор, включая умножение и деление (8×8 бит, 16/8 бит).

2. Память:

• Встроенная ROM (Mask): 512 байт (зашитая на заводе программа). Для E1-версии с маской ROM.
• Встроенная EEPROM: 512 байт. Позволяет хранить калибровочные данные, настройки.
• ОЗУ (RAM): 512 байт.
• Регистры: 512 байт (отображаются в общее адресное пространство).

3. Периферия (главное преимущество HC11E1):

• Таймеры:
  • 16-битный основной таймер с 3 каналами ввода-вывода (Input Capture / Output Compare).
  • 8-битный таймер-счетчик импульсов (Pulse Accumulator).
• Последовательные интерфейсы:
  • Асинхронный последовательный порт (SCI): Для связи по UART (RS-232).
  • Синхронный последовательный порт (SPI): Высокоскоростной интерфейс для связи с периферийными микросхемами (ADC, DAC, памятью).
• Аналого-цифровой преобразователь (АЦП):
  • 8-канальный, 8-битный АЦП. Одно из ключевых преимуществ для задач измерения.
• Система прерываний: Векторная система с 21 вектором прерываний (внешние, от таймеров, последовательных портов и т.д.).
• Сторожевой таймер (COP): Для защиты от "зависаний" программы.
• Режимы работы: Одиночный чип (Single Chip), расширенный мультиплексированный (Expanded Multiplexed) и специальные тестовые/загрузочные режимы.

4. Порты ввода-вывода:

• Всего линий I/O: 38 (в одиночном режиме).
• Порты A, B, C, D, E. Порты многофункциональны: используются как для общего ввода/вывода, так и для специализированных функций (таймер, SPI, SCI, АЦП).

5. Электрические параметры:

• Напряжение питания: +5 В ±10%.
• Потребление тока: ~15-25 мА в активном режиме (зависит от частоты).
• Температурный диапазон: -40°C до +85°C (для версии с индексом F).

6. Корпус:

• PLCC-52 (Plastic Leaded Chip Carrier, 52 вывода). Корпус квадратный с контактами по периметру для пайки в панельку.

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Семейство HC11 очень обширно. Модели различаются объемом памяти, типом памяти, периферией и корпусом.

1. Прямые аналоги MC68HC11E1CFN3 (отличаются только корпусом или температурой):

• MC68HC11E1CFN2: Версия на 2 МГц (частота шины 1 МГц).
• MC68HC11E1VPN: Корпус PQFP-52 (Plastic Quad Flat Pack), промышленная температура.
• MC68HC11E1VT2: Частота 2 МГц, корпус PQFP-52.
• MC68HC(7)11E1CFN3: Версия с низким энергопотреблением (серия 7).

2. Совместимые по выводам и архитектуре модели (с другими типами памяти — для разработки):

• MC68HC811E2CFN3 / MC68HC811E2PV8: Ключевая модель для разработки! Имеет 2 КБ EEPROM/OTP вместо маскированной ROM, что позволяет программировать ее пользователю. Полная функциональная совместимость с E1.
• MC68HC711E2CFN3: Версия с 2 КБ OTP (однократно программируемая) памяти. Аналог 811E2, но без возможности стирания УФ.
• MC68HC11E9CFN3: Более продвинутая версия с 12 КБ ROM, 512 байт EEPROM и 512 байт RAM. Полная совместимость по выводам и периферии с E1.

3. Функционально близкие модели из семейства HC11 (могут отличаться корпусом/памятью):

• MC68HC11A0/A1/A8: Более ранние версии с другой периферией (например, без АЦП или с меньшим числом линий I/O).
• MC68HC11D3/D0: Урезанные версии с меньшим объемом памяти и периферии.
• MC68HC11F1: Версия с 1 КБ EEPROM и дополнительными функциями таймера.
• MC68HC11K4: Флагманская модель семейства с большим объемом памяти (24 КБ ROM, 768 байт RAM, 640 байт EEPROM), более мощным таймером и дополнительными портами.

4. Современные аналоги и наследники (от NXP): Прямого 100% совместимого по выводам современного аналога нет, но логическими наследниками архитектуры 68HC11 являются:

• Серия S12 (например, MC9S12A64, MC9S12C32): 16-битные микроконтроллеры с развитой периферией, обратно совместимые по коду на ассемблере с HC11 в режиме эмуляции. Широко используются в автомобильной промышленности.
• Серия S08 (например, MC9S08AW60): 8-битные, более производительные и экономичные, но архитектурно отличные. Для миграции требуется портирование кода.

Применение (историческое и актуальное):

• Промышленные контроллеры (температура, датчики, реле).
• Автомобильная электроника (блоки управления небольшими узлами).
• Медицинское оборудование (простые приборы).
• Системы безопасности и контроля доступа.
• Обучающие комплекты и университетские курсы по микропроцессорной технике.
• В настоящее время часто используется для ремонта и поддержки устаревшего оборудования, где требуется замена вышедшего из строя контроллера.

Важно: При поиске замены или для новых разработок следует учитывать, что MC68HC11E1CFN3 является устаревшим (Obsolete) компонентом. Для новых проектов рекомендуется рассматривать современные аналоги (S08, S12, ARM Cortex-M). Для ремонта оборудование часто ищут на вторичном рынке или среди остатков на складах.