深入剖析LC87F2608A：8位单片机的卓越之选

引言

在电子工程师的日常工作中，选择一款合适的单片机至关重要。ON Semiconductor的LC87F2608A 8位单片机，以其丰富的功能和出色的性能，成为众多设计中的理想选择。今天，我们就来深入了解这款单片机的特点、参数以及应用注意事项。

文件下载：LC87F2608AUMM-AH.pdf

一、概述

LC87F2608A围绕一个最小总线周期时间为100ns的CPU构建，将众多硬件特性集成在单个芯片上。它拥有8K字节的闪存ROM、512字节的RAM、片上调试器、两个先进的16位定时器/计数器（可分为8位定时器）、同步SIO接口、高速12位PWM、两个高速脉冲宽度/周期计数器、一个具有12/8位分辨率选择器的3通道AD转换器、模拟比较器、看门狗定时器、内部复位电路、系统时钟分频器以及16源10向量中断功能。

二、主要特性

（一）存储模块

1. Flash ROM：具备8192×8位（LC87F2608A）的存储容量，能够在3.0至5.5V的宽电压源下进行板载编程，并且可以以128字节为单位进行块擦除。
2. RAM：拥有512×9位（LC87F2608A）的随机存取存储器，为数据处理提供了充足的空间。

（二）封装形式

提供多种封装形式，如MFP10SK（无铅/无卤类型）、MFP14S（仅用于调试，无铅类型），不过MFP10S（无铅/无卤类型）已停产。不同的封装形式适用于不同的应用场景，工程师可以根据实际需求进行选择。

（三）电气性能

1. 总线与指令周期：最小总线周期时间为100ns（10MHz），(V{DD}=2.7)至5.5V；最小指令周期时间为300ns（10MHz），(V{DD}=2.7)至5.5V。需要注意的是，由于上电复位（POR）电路的最小释放电压（PORRL）为2.87V±0.12V，建议在3.0至5.5V的电压范围内使用该产品。
2. 端口设置：具有7个I/O端口（P10至P12，P30至P33），其I/O方向可以按1位为单位进行指定；还有1个复位引脚（RES）和2个电源引脚（VSS1，VDD1）。

（四）定时器功能

1. 定时器0：是一个16位定时器/计数器，带有捕获寄存器，具备4种工作模式。不同的模式可以满足不同的定时和计数需求，例如在模式0下，可作为2通道的8位定时器，每个通道带有8位可编程预分频器和8位捕获寄存器。
2. 定时器1：同样为16位定时器/计数器，有2种工作模式，能灵活适应各种定时和计数场景。

（五）串行接口

SIO7是一个8位同步串行接口，支持LSB先/MSB先模式选择，并且内置8位波特率发生器，最大传输时钟周期为4/3 tCYC，方便与其他设备进行数据通信。

（六）高速PWM与脉冲计数器

1. 高速12位PWM：可选择系统时钟或高速RC振荡时钟（20MHz或40MHz）进行操作，占空比和周期可编程，还能选择连续PWM输出或特定计数PWM输出（自动停止）模式。
2. 高速脉冲宽度/周期计数器：包括HCT1和HCT2，都可选择系统时钟或高速RC振荡时钟（20MHz或40MHz）进行操作。HCT1可选择H电平宽度、L电平宽度或周期测量模式，并带有输入触发噪声滤波器；HCT2不仅具备类似功能，还能同时测量L电平宽度和周期，并且输入触发可从3个信号中选择。

（七）AD转换器与模拟比较器

1. AD转换器：为12位×3通道，可选择12/8位AD转换器分辨率，能满足不同精度的模拟信号转换需求。
2. 模拟比较器：将输出发送到P32/CMPO端口，极性可选择，还具备边缘检测功能，并且可以选择噪声滤波器功能。

（八）看门狗定时器与中断系统

1. 看门狗定时器：可以通过WDT专用的低速RC振荡时钟（30kHz）监测定时器溢出，并生成内部复位信号。在进入HALT/HOLD模式时，还允许选择计数器的继续、停止或保持模式操作。
2. 中断系统：有16个中断源，10个向量地址，提供低（L）、高（H）和最高（X）三个级别的多重中断控制。当多个中断请求同时发生时，高级别的中断优先处理；对于相同级别的中断，向量地址最小的中断优先。

（九）其他特性

1. 高速乘除指令：支持16位×8位（5 tCYC执行时间）、24位×16位（12 tCYC执行时间）、16位÷8位（8 tCYC执行时间）和24位÷16位（12 tCYC执行时间）的运算，提高了数据处理能力。
2. 振荡电路：包括中速RC振荡电路（用于系统时钟，1MHz）、低速RC振荡电路（用于看门狗定时器，30kHz）和高速RC振荡电路（用于系统时钟，20MHz或40MHz），并且高速RC振荡电路可通过可选配置选择20MHz或40MHz的振荡频率。
3. 系统时钟分频器功能：可以在低电流下运行，并且可以从300ns、600ns、1.2μs、2.4μs、4.8μs、9.6μs、19.2μs、38.4μs和76.8μs中选择最小指令周期（当系统时钟选择高速RC振荡时）。
4. 内部复位电路：具有上电复位（POR）功能和低电压检测复位（LVD）功能。POR复位仅在上电时产生，POR释放电平可通过可选配置从3个级别（2.87V、3.86V和4.35V）中选择；LVD功能与POR功能结合，在上电和电源电压低于一定水平时产生复位，LVD功能的使用与否以及低电压阈值水平（3个级别：2.81V、3.79V和4.28V）也可通过可选配置进行选择。
5. 待机功能：包括HALT模式和HOLD模式。HALT模式在允许外设电路继续运行的同时暂停指令执行，振荡不会自动停止，有3种复位方式；HOLD模式则暂停指令执行和外设电路的操作，中速和高速RC振荡电路会自动停止运行，有4种复位方式。
6. 片上调试器功能：支持在目标板上对IC进行软件调试，有3种系列可供选择，但不同系列的调试功能有所不同。
7. 数据安全功能：可以保护存储在闪存中的程序数据，防止未经授权的读取或复制，但该功能并不能提供绝对的数据安全。

三、开发工具与引脚分配

（一）开发工具

提供多种片上调试器组合，如TCB87 - Type B + LC87D2708A或LC87F2708A、TCB87 - Type B + LC87F2608A等，还介绍了不同封装对应的编程板。

（二）引脚分配

详细说明了不同封装（MFP10S、MFP10SK、MFP14S）的引脚名称和功能，以及引脚的输入/输出类型、中断确认类型等信息。同时，还介绍了端口输出类型、片上调试器引脚处理、推荐的未使用引脚连接和用户可选配置。

四、电气参数与特性

（一）绝对最大额定值

规定了在(Ta = 25^{circ}C)，(V_{SS}1 = 0V)条件下，电源电压、输入电压、输出电流、功耗、工作环境温度和存储环境温度等参数的最大允许值。工程师在设计时必须确保不超过这些额定值，以免损坏器件。

（二）允许工作条件

给出了在(Ta = -40)至 +85°C，(V_{ss}1 = 0V)条件下，工作电源电压、内存维持电源电压、输入电压、指令周期时间、振荡频率范围和振荡稳定时间等参数的允许范围。

（三）电气特性

包括高电平输入电流、低电平输入电流、高电平输出电压、低电平输出电压、上拉电阻、滞后电压和引脚电容等参数的具体数值。

（四）串行I/O特性

介绍了SIO7串行I/O的频率、脉冲宽度、数据设置时间、数据保持时间和输出延迟时间等特性。

（五）脉冲输入条件

规定了不同引脚的高/低电平脉冲宽度要求，以及复位引脚的复位脉冲宽度要求。

（六）比较器特性

给出了比较器的共模输入电压范围、失调电压、响应时间和操作稳定时间等参数。

（七）AD转换器特性

分别介绍了12位和8位AD转换模式下的分辨率、绝对精度、转换时间、模拟输入电压范围和模拟端口输入电流等参数，并给出了转换时间的计算方法和推荐的工作条件。

（八）上电复位和低电压检测特性

详细说明了上电复位（POR）和低电压检测（LVD）的释放电压、未知电压区域、电源启动时间、复位电压、滞后电压和最小低电压检测宽度等特性。

（九）消耗电流特性

给出了正常模式、HALT模式和HOLD模式下的消耗电流参数，以及F - ROM编程特性和电源引脚处理建议。

五、总结

LC87F2608A单片机以其丰富的功能和出色的性能，为电子工程师提供了一个强大的设计平台。在实际应用中，工程师需要根据具体需求合理选择封装形式、配置参数，并严格遵循电气参数的要求，确保系统的稳定性和可靠性。同时，充分利用其各种功能特性，可以实现更加复杂和高效的设计。大家在使用这款单片机时，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。