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PIC18-Q24 系列微控制器:高性能、低功耗与增强型代码保护的完美结合

科技观察员 2025-10-10 10:12 次阅读
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Microchip Technology PIC18F26/45/46/55/56Q24微控制器是PIC18-Q24微控制器系列28/40/44/48引脚器件的一部分,用于传感器接口、实时控制和通信应用。该MCU具有高达32KB内存、4KB数据SRAM和512B EEPROM。该器件具有24、35或43个I/O引脚,包括4或12个由V DDIO ^2^ 供电的MVIO引脚。

数据手册:*附件:Microchip Technology PIC18F26,45,46,55,56Q24 微控制器数据手册.pdf

Microchip PIC18F24/25Q24微控制器还具有用于处理中断的具有固定延迟的向量中断控制器、系统总线仲裁器、直接内存访问 (DMA) 功能,通用异步收发器 (UART),支持异步、DMX-512,数字可寻址照明接口 (DALI®) 和本地互连网络 (LIN) 协议;串行外设接口 (SPI) 和I^2^C。此外,该系列还包括内存访问分区(MAP)和设备信息区(DIA)等内存功能,可存储工厂校准值,帮助提高温度传感器的精度。

特性

  • 多电压I/O (MVIO)
    • MVIO供电引脚支持在1.62V至5.5V电压范围内工作
    • 该域与主VDD电压电平无关
    • 通过可编程跳变点在附加电压域上进行电压监控
  • 编程和调试接口禁用(PDID),可以禁用ICSP接口,以防止外部存储器访问或修改
  • 向量中断(VI)功能-中断响应时间更短
    • 可选择的高/低优先级
    • 可编程矢量表基础地址
    • 固定中断延迟:3个指令周期
    • 向后兼容以前的中断功能
  • 内存访问分区(MAP):程序闪存可分为:
    • 应用方框
    • 启动块
    • 带SAFLOCK的存储区域闪存(SAF)模块可防止修改
  • 编程/调试特性:
    • 编程和调试接口禁用(PDID)
    • 经由2个引脚实现在线串行编程™(ICSP™)
    • 电路内调试 (ICD)(通过2个引脚提供3个断点)
    • 片上集成调试
  • 4个带计算功能的直接内存访问(DMA)控制器模数转换器ADCC):
    • 10位ADC,计算速率高达300ksps
    • 多达30个外部通道
    • 在平均、滤波器计算、过采样和阈值比较等输入信号上具有自动数学功能
    • 在睡眠模式下工作
    • 5个内部模拟通道
    • 支持硬件电容分压器(CVD),自动触摸采样,减小软件尺寸/CPU使用
  • 8位数模转换器 (DAC):
    • 2个I/O引脚上提供缓冲输出
    • 与ADC和比较器的内部连接
  • 2个高速比较器:(CMP)
    • 可配置功率与速度模式
    • 可配置输出极性
    • 通过外设引脚选择外部输出
  • 2个零交叉检测(ZCD),检测引脚上的交流信号何时接地
  • 电压基准
    • 固定电压基准,1.024V、2.048V和4.096V输出电平
    • 内部连接ADC、比较器和DAC
  • 3个16位双PWM提供6个PWM输出UART,带LIN/DMX硬件支持
    • 兼容DMA
    • 异步UART、RS-232和RS-485兼容
    • 可编程1、1.5和2停止位
  • 2个SPI模块:
    • 可配置长度字节
    • 任意长度数据包
    • 无接收发射和无发射接收选项
    • 传输字节计数器
    • 独立发射和接收缓冲器,具有2字节FIFO和DMA功能
  • 2个I^2^C模块,兼容SMBus、PmBus™:
    • 7位和10位寻址模式,具有地址屏蔽模式
    • 专用地址、发射/接收缓冲器和DMA功能
    • I^2^C、SMBus 2.0/3.0和1.8V输入电平选择
    • 多主器件模式,包括自寻址
  • 设备信息区(DIA)存储:
    • 温度指示器出厂校准数据
    • 固定电压基准测量数据
    • Microchip唯一标识符
  • 低功率模式
    • 睡眠: < 1μA(3V时典型值)
    • 打盹模式:CPU和外设以不同的周期速率运行(通常CPU更低)
    • 空闲:外设运行时CPU停止
    • 睡眠:最低功耗
  • 外设模块禁用(PMD),可选择性地禁用硬件模块,最大限度地降低未使用外设的有源功耗
  • 器件I/O端口特性:
    • 24个I/O引脚,包括4个MVIO引脚,由V DDIO ^2^ (PIC18F24/25/26Q24) 供电
    • 35个I/O引脚,包括12个MVIO引脚,由V DDIO ^2^ (PIC18F45/46Q24) 供电
    • 43个I/O引脚,包括12个MVIO引脚,由V DDIO ^2^ (PIC18F55/56Q24) 供电
    • MVIO引脚支持1.62V至5.5V电压范围
    • 独立可编程I/O方向、开漏、压摆率和弱上拉控制
    • 使用LV-TTL输入缓冲器在所有I/O引脚上设有低压接口
    • 大多数引脚上的变化中断
    • 3个可编程外部中断引脚

方框图

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PIC18-Q24 系列微控制器:高性能、低功耗与增强型代码保护的完美结合

引言

Microchip Technology 推出的 PIC18-Q24 系列 微控制器,是一款面向传感器接口、实时控制和通信应用的先进 8 位 MCU。该系列提供 28/40/44/48 引脚多种封装选项,集成了多项创新功能,包括多电压 I/O(MVIO)、增强型代码保护、高精度模拟外设以及丰富的数字通信接口,适用于工业控制物联网消费电子等多种领域。

核心架构与性能

PIC18-Q24 基于优化的 RISC 架构,支持最高 64 MHz时钟频率,最小指令周期仅为 62.5 ns 。其具备以下核心特性:

  • 128 级硬件堆栈 ,支持深层次中断与调用;
  • 8×8 硬件乘法器 ,提升运算效率;
  • 系统总线仲裁器 ,支持 DMA、扫描器等外设优先级访问内存;
  • 向量中断控制器(VIC) ,提供固定延迟中断响应。

内存与存储

该系列提供丰富的内存配置:

  • 程序闪存 :16 KB 至 64 KB
  • 数据 SRAM :1 KB 至 4 KB
  • 数据 EEPROM :512 字节
  • 存储区闪存(SAF) :可配置为数据存储区,支持一次编程锁定(SAFLOCK)

此外,还支持 内存访问分区(MAP) ,可将程序内存划分为应用块、启动块和 SAF 块,增强系统安全性与灵活性。

增强型代码保护

PIC18-Q24 引入了多项安全机制:

  • 编程与调试接口禁用(PDID) :通过配置位 ICSPDIS 实现一次性编程,防止未经授权的访问;
  • 写保护机制 :可对应用块、启动块、SAF 和配置寄存器分别设置写保护;
  • SAF 锁定 :一旦启用,SAF 区域将永久锁定,无法再次擦除或修改。

多电压 I/O(MVIO)

MVIO 是 PIC18-Q24 的一大亮点,允许部分 I/O 引脚在不同于内核电压的域中运行(1.62V–5.5V),极大提升了系统设计的灵活性。典型应用包括:

  • 与不同逻辑电平的外设直接接口;
  • 系统分区供电,降低功耗。

丰富的外设集成

模拟外设

  • 10 位带计算功能的 ADC(ADCC)
    • 最高 300 ksps 采样率;
    • 支持硬件 CVD(电容分压)功能,适用于触摸感应;
    • 可在 Sleep 模式下运行。
  • 8 位 DAC高速比较器(CMP)零交叉检测(ZCD)
  • 固定电压参考(FVR :提供 1.024V、2.048V、4.096V 三种输出。

数字外设

  • 3×16 位 PWM2×CCP1×CWG
  • 8×可配置逻辑单元(CLC)
  • 2×UART (支持 LIN、DALI、DMX 协议);
  • 2×SPI2×I²C (支持 SMBus、PMBus);
  • 8 位信号路由端口(SRPORT) :实现数字外设间的内部互联,无需外部引脚。

低功耗特性

PIC18-Q24 采用 XLP 技术,具备优异的功耗表现:

  • Sleep 模式 :典型电流 < 1 µA @ 3V;
  • 运行模式 :48 µA @ 32 kHz;
  • 支持 DozeIdleSleep 三种省电模式;
  • 外设模块禁用(PMD) :可选择性关闭未使用的外设以降低功耗。

开发支持与调试

  • 支持 In-Circuit Serial Programming™(ICSP™)In-Circuit Debug(ICD)
  • 提供完整的开发工具链,包括 MPLAB® X IDE 和代码配置器;
  • 具备 Fail-Safe Clock Monitor(FSCM) ,确保系统在外部时钟失效时仍能可靠运行。

应用场景

PIC18-Q24 适用于以下应用领域:

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