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PIC18-Q24 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 11:10 次阅读
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Microchip Technology PIC18-Q24微控制器设计用于传感器连接、实时控制和通信应用。PIC18-Q24演示多电压I/O (MVIO) 接口,具有由其他VDD引脚供电的多个引脚I/O,支持这些引脚在不同于其他微控制器的电压域工作。此外,PIC18-Q24还设有一个10位带计算功能的模数转换器 (ADCC)(支持300 kSPS)和一个8位信号路由端口模块,无需使用外部引脚即可互连数字外设。

数据手册:*附件:Microchip Technology PIC18-Q24微控制器数据手册.pdf

Microchip PIC18-Q24微控制器有28、40和48引脚器件可供选择,具有增强的代码保护特性,可用于为用户固件和数据提供更高的安全性和保护。增强的代码保护特性包括编程和调试接口禁用 (PDID)。启用后,该增强型代码保护功能设计用于锁定对编程/调试接口的访问,阻止未经授权的读取、修改或擦除固件尝试。

特性

  • C编译器优化RISC架构
  • 运行速度:
    • 直流至64MHz时钟输入
    • 最小指令周期:62.5ns
  • 多电压I/O (MVIO):
    • 允许在不同于正常微控制器工作电压的电压域下工作
    • 提供多个由VDDIO2 电压域供电的I/O引脚
    • 专用低电压检测电路和中断,用于VDDIO2
    • MVIO引脚支持1.62V至5.5V电压范围
  • 4个直接内存访问 (DMA) 控制器
    • 数据从程序闪存、数据EEPROM或SFR/GPR空间传输到SFR/GPR空间
    • 用户可编程的源和目标大小
    • 硬件和软件触发的数据传输
  • 向量中断功能:
    • 可选择的高/低优先级
    • 三个指令周期的固定中断延迟
    • 可编程向量表基址
    • 向后兼容以前的中断功能
  • 128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BOR (LPBOR) 选项
  • 窗口看门狗定时器 (WWDT):
    • 看门狗复位时间过长/看门狗清除事件之间间隔短
    • 可变预分频器和 窗口尺寸选择
  • 工作特性
    • 工作电压范围 (VDD):1.8V至5.5V
    • 多电压I/O (MVIO) 范围 (V DDIO2 ):1.62V至5.5V
    • 可耐受高电压的MVIO供电引脚支持低至1.62V的I^2^C通信
  • 温度范围:
    • 工业温度范围:-40°C至+85°C
    • 扩展温度范围:-40°C至+125°C
  • 存储器
    • 高达64KB的程序闪存
    • 高达4KB数据SRAM存储器
    • 512B数据EEPROM
    • 内存访问分区,程序闪存可分为:
      • 应用方框
      • 启动块
      • 存储区域闪存 (SAF) 块
    • 可编程代码保护和写保护
    • 增强型代码保护
      • 通过ICSPDIS配置位进行编程和调试接口禁用 (PDID)
      • 通过SAFLOCK配置位实现存储区域闪存 (SAF) 一次性可编程性
    • 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
    • 器件特性信息 (DCI) 区域存储:
      • 编程/擦除行尺寸
      • 引脚数详情
      • EEPROM尺寸
    • 直接、间接和相对寻址模式
  • 节能功能
    • 打盹模式:CPU和外设以不同的周期速率运行(CPU通常更慢)
    • 空闲:外设运行时CPU停止
    • 睡眠:最低功耗
    • 外设模块禁用 (PMD):能够选择性地禁用硬件模块,从而最大限度地降低未使用外设的有源功耗
    • 低功耗模式特性:
      • 睡眠模式:<1μA(3V时典型值)
      • 工作电流:48µA(32kHz、3V时典型值)

方框图

1.png

PIC18-Q24 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 ,以其低功耗、高性能和丰富的片上外设,广泛应用于传感器接口、实时控制和通信系统中。该系列器件提供 28/40/44/48 引脚封装,搭载了先进的 XLP 技术 ,在保持高性能的同时显著降低了功耗。

核心架构与性能特点

PIC18-Q24 基于改进的哈佛架构,采用 C 编译器优化的 RISC 指令集,最高运行频率可达 64 MHz ,指令周期最短为 62.5 ns 。其内置的 8×8 硬件乘法器可在单周期内完成运算,极大提升了数字处理效率。

多电压 I/O(MVIO)接口

PIC18-Q24 的一大亮点是支持 Multi-Voltage I/O ,允许部分 I/O 引脚工作在与内核不同的电压域(由 VDDIO2 供电),电压范围覆盖 1.62V 至 5.5V 。这一特性使其能够直接与不同逻辑电平的外设通信,无需额外的电平转换电路。

增强型代码保护机制

为应对日益严峻的嵌入式系统安全挑战,PIC18-Q24 引入了多项增强型代码保护功能:

  • 编程与调试接口禁用 :通过配置位可实现一次性编程,彻底阻断未经授权的 ICSP 访问。
  • 存储区闪存锁定 :支持 SAF 区域的一次性编程保护,防止固件被篡改。
  • 分区写保护 :可对应用块、引导块、EEPROM 和配置寄存器分别设置写保护。

存储结构

该系列器件提供最大 64 KB 的程序闪存4 KB 的 SRAM512 字节的 EEPROM 。程序存储器支持分区管理,包括:

  • 应用块
  • 引导块
  • 存储区闪存

这种灵活的存储结构特别适合需要固件升级或安全启动的应用场景。

丰富的外设集成

PIC18-Q24 集成了众多数字与模拟外设,包括:

  • 10 位带计算的 ADC ,支持 300 ksps 采样率和硬件 CVD(电容分压)功能,适用于触摸检测。
  • 8 位 DAC 、高速比较器、过零检测模块
  • 多个 16 位/8 位定时器 、PWM、捕捉/比较模块
  • 互补波形发生器 、可配置逻辑单元
  • 多路 UART、SPI、I²C ,支持 LIN、DALI、DMX 等协议
  • DMA 控制器 ,支持四种通道,减轻 CPU 负担

低功耗特性

得益于 XLP 技术,PIC18-Q24 在睡眠模式下的典型电流低于 1 µA ,运行模式下也可实现优异的能效表现。其支持多种节能模式:

  • Doze 模式 :CPU 与外围设备以不同频率运行
  • Idle 模式 :CPU 暂停,外设继续运行
  • Sleep 模式 :最低功耗状态

开发与调试支持

PIC18-Q24 支持通过 ICSP™ 接口进行在线串行编程和调试,具备三个硬件断点。其增强型中断控制器支持向量中断,响应延迟固定为三个指令周期,适合实时控制任务。

应用领域

凭借其高性能、低功耗和高集成度,PIC18-Q24 非常适用于以下场景:

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