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PIC16F17576:面向混合信号与传感器应用的高集成度微控制器

科技观察员 2025-09-28 11:32 次阅读
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Microchip Technology PIC16F175x低功耗8位微控制器 (MCU) 旨在为多种嵌入式应用提供高性能和高能效 。该系列Microchip PIC16F175x MCU配备集成运算放大器、高速10位模数转换器 (ADC)、10位脉宽调制器 (PWM) 和比较器。这些MCU能够实现精确的模拟信号调理、电机控制电源转换。凭借灵活的核心无关外设和低功耗模式,这些设备非常适合用于工业自动化传感器接口、照明控制和便携式设备。紧凑的占位面积和模拟集成减少了外部元器件的数量,简化了设计并降低了系统成本。

数据手册:

*附件:PIC16F17576 系列14,44引脚微控制器.pdf

*附件:PIC16F17556,76 全功能28,40引脚微控制器.pdf

特性

  • 芯体
    • 转为C语言编译器优化的RISC架构
    • 运行速度
      • 直流至32MHz时钟输入
      • 最小指令时间:125ns
    • 16级深度硬件堆栈
    • 小电流上电复位 (POR)
    • 可配置上电延时定时器 (PWRT)
    • 欠压复位 (BOR)
    • 低功耗掉电重置 (LPBOR)
    • 窗口看门狗定时器 (WWDT)
  • 存储器
    • 高达28KB程序闪存
    • 高达2KB数据SRAM存储器
    • 高达256字节数据EEPROM存储器
    • 内存访问分区 (MAP)功能,程序闪存被分区为:
      • 应用方框
      • 启动块
      • 存储区闪存 (SAF) 模块
    • 编程代码和写保护
    • 设备信息区域 (DIA) 存储器
      • 固定电压基准 (FVR) 测量数据
      • Microchip唯一标识符 (MUI)
    • 设备特性信息 (DCI) 存储器
      • 编程/擦除行尺寸
      • 引脚数详情
    • 直接、间接和相对寻址模式
  • 工作
    • 电压范围:1.8 V至5.5 V
    • 温度范围
      • 工业级温度范围:-40°C至+85°C
      • -40 °C至+125 °C(扩展范围)
  • 数字外设
    • 2个捕获/比较/PWM (CCP) 模块
      • 用于捕获/比较模式的16位分辨率
      • 用于PWM模式的10位分辨率
    • 2个脉冲宽度调制器 (PWM)
      • 16位分辨率
      • 独立脉冲输出
      • ERS输入
    • 4个可配置逻辑单元 (CLC),集成组合逻辑和顺序逻辑
    • 1个互补波形生成器 (CWG)
      • 上升和下降边缘死区控制
      • 全桥、半桥、单通道驱动
      • 多个信号源
      • 可编程死区
      • 故障关断输入
    • 1个可配置8/16位定时器 (TMR0)
    • 2个16位定时器 (TMR1/3),带栅极控制
    • 多达3个8位定时器(TMR2/4/6),带硬件极限定时器(HLT)
    • 1个数字控制振荡器
      • 可实现真正的线性频率控制和更高的频率分辨率
      • 输入时钟高达64MHz
    • 带存储器扫描功能的可编程CRC
      • 用于故障安全运行(如Class B)的可靠数据/程序存储器监控
      • 对程序闪存的任意部分计算32位CRC
    • 2个增强型通用同步异步接收器发送器 (EUSART)
      • 与RS-232、RS-485和LIN兼容
      • 启动时自动唤醒
    • 2个主机同步串行端口 (MSSP)
      • 串行外设接口 (SPI) 模式,芯片选择同步
      • 内部集成电路(I^2^C)模式,7/10位寻址模式
    • 外设引脚选择 (PPS) 使能数字I/O引脚映射
    • 设备I/O端口
      • 多达35个I/O引脚
      • 1个仅输入引脚
      • 单独I/O方向、开漏、输入阈值、转换速度和弱上拉控制
      • 在多达25个引脚上实现变化中断 (IOC)
      • 1个外部中断引脚
  • 封装选项
    • 14引脚PDIP、SOIC和TSSOP
    • 20引脚PDIP、SOIC、SSOP和QFN
    • 28引脚SPDIP、SSOP和VQFN
    • 40引脚PDIP和QFN
    • 44引脚TQFP
  • 模拟外设
    • 带计算功能的差分模数转换器 (ADCC)
      • 采样率高达300ksps
      • 12位分辨率
      • 最多可接入35个外部输入通道
      • 7个内部输入通道
      • 内部ADC振荡器 (ADCRC)
      • 在睡眠模式下工作
      • 可选的自动转换触发器源
    • 2个10位数模转换器 (DAC)
      • 在最多2个I/O引脚上提供缓冲输出
      • 与ADC、运算放大器和比较器内部连接
    • 1个高速比较器 (CMP1)
      • 可配置功率模式,以实现更快的响应时间 (50ns) 或更低功耗的运行
      • 多种迟滞选择
      • 最多4个外部输入
      • 可配置输出极性
      • 通过外设引脚选择外部输出
    • 1个低功耗比较器 (CMPLP1)
      • 可选择输入共模范围,包括轨至轨
      • 工作电流
      • 最多4个外部输入
      • 可配置输出极性
      • 通过外设引脚选择外部输出
    • 最多4个运算放大器
      • 利用内部电阻器梯形网络实现可编程增益
      • 自动输入失调电压校准
    • 2个固定电压基准 (FVR)
      • 可选择1.024V、2.048V和4.096V输出电平
      • FVR1内部连接到ADC
      • FVR2内部连接到比较器和DAC
    • 低功耗电压基准(VREFLP,仅限 PIC16F17556/76)
      • 额定输出为1.024V
      • 独立6位DAC
  • 节能功能
    • 待机模式 - CPU和外设以不同的循环速率运行(通常CPU的循环速率较低)
    • 空闲模式 - CPU停止运行,而外设保持运行
    • 睡眠模式
      • 最低功耗的模式
      • 在执行模数转换 (ADC) 时降低系统电气噪声
    • 外设模块禁用 (PMD) - 能够选择性地禁用硬件模块,以最大限度地减少未使用外设的有效功耗
    • 模拟外设管理器 - 用于使用模拟外设的应用,可根据需要将
      模拟外设打开和关闭,从而优化功耗,此外,还可使用专用定时器资源来单独优化内核。
    • 低功率模式
      • 睡眠模式 - 在3V/+25°C下典型电流为<900na(启用wdt),在3v><>
      • 工作电流 - 在32kHz、3V/+25°C下典型值为48µA,在4MHz、5V/+25°C下典型值为<>
  • 时钟结构
    • 高精度内部振荡器模块 (HFINTOSC)
      • 可选择频率最高可达32MHz
      • 校准时误差为±2%
      • HFINTOSC可实现主动时钟调整以提高精度
    • 内部31kHz振荡器 (LFINTOSC)
    • 外部32kHz辅助振荡器 (SOSC)
    • 外部高频时钟输入
      • 3个晶体/谐振器模式
      • 2个外部时钟 (EC) 电源模式
      • 4个可用于外部源的PLL
    • 故障安全时钟监控器可在外部时钟源停止时实现运行恢复
    • 振荡器启动定时器 (OST) 确保晶振源的稳定性
  • 编程/调试
    • 通过2个引脚进行电路内串行编程™ (ICSP™)
    • 通过2个引脚进行电路内调试 (ICD),支持3个断点
    • 集成芯片上调试

框图

1.png

PIC16F17576:面向混合信号与传感器应用的高集成度微控制器

引言

随着物联网工业控制和便携式设备对高精度模拟功能与低功耗要求的不断提升,Microchip推出的PIC16F17576系列微控制器凭借其丰富的模拟外设和高灵活性,成为实现混合信号处理和传感器节点的理想选择。该系列器件提供从14引脚到44引脚的多种封装选项,适用于空间受限且功能需求复杂的应用场景。

核心特性概览

PIC16F17576系列具备以下突出特点:

  • 高性能模拟外设
    • 12位差分ADC带计算功能(ADCC),最高300 ksps采样率
    • 两个10位DAC,支持内部连接至ADC、运放和比较器
    • 最多四个可编程增益运算放大器(OPA)
    • 两个比较器(一个高速、一个低功耗)
  • 数字外设与通信能力
    • 8位信号路由端口(SRP),实现数字外设间内部互联
    • 两个EUSART、两个MSSP(支持I²C/SPI)
    • 四个可配置逻辑单元(CLC)、互补波形发生器(CWG)
    • 数控振荡器(NCO)、硬件限制定时器(HLT)
  • 低功耗与电源管理
    • 工作电压范围:1.8V至5.5V
    • 支持多种省电模式(Doze、Idle、Sleep)
    • Sleep模式下功耗可低至600 nA(WDT关闭)
  • 存储器配置
    • 最高28 KB Flash程序存储器
    • 2 KB RAM、256字节EEPROM
    • 存储器分区支持(应用块、引导块、存储区Flash)

模拟外设的集成优势

PIC16F17576的模拟外设集成为传感器信号调理和实时控制提供了极大便利。例如:

  • ADC with Computation(ADCC) 可在转换过程中执行数学运算(如求平均、阈值比较),减轻CPU负担。
  • 运算放大器 可通过内部电阻阶梯实现可编程增益,支持差分信号放大。
  • 模拟外设管理器(APM) 可独立控制模拟模块的启停,优化功耗。

灵活的数字功能与互联

通过信号路由端口(SRP)外设引脚选择(PPS) ,用户可在不占用外部引脚的情况下实现外设之间的内部连接。这不仅减少了PCB布局复杂度,也提升了系统的抗干扰能力。

开发与调试支持

  • 支持在线串行编程(ICSP)和在线调试(ICD)
  • 具备窗口看门狗定时器(WWDT)和故障安全时钟监视器(FSCM)
  • 提供丰富的参考代码和应用笔记,加速开发进程

典型应用场景

  • 传感器接口(温度、压力、光照等)
  • 实时控制系统(电机控制、电源管理)
  • 便携式医疗设备、智能仪表
  • 物联网终端节点
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