ML620Q15xA系列16位微控制器：性能与应用解析

在电子设计领域，微控制器是众多项目的核心组件。今天我们要介绍的是LAPIS Technology Co., Ltd.（原LAPIS Semiconductor）的ML620Q15xA系列16位微控制器，它集成了丰富的外设电路，能为各类应用提供强大的支持。

文件下载：ML620Q156A-NNNTBWATL.pdf

公司变更说明

在2020年10月1日，LAPIS Semiconductor实施了公司拆分，成立了LAPIS Technology Co., Ltd.，并由其承接LSI业务。因此，文档中所有提及“LAPIS Semiconductor Co., Ltd.”等相关表述，都应替换为“LAPIS Technology Co., Ltd.”，不过除公司名称、商标和标志等变更外，产品相关文档内容保持不变。

产品概述

ML620Q15xA系列是高性能的16位CMOS微控制器，围绕16位CPU nX - U16/100集成了丰富的外设电路，如10位A/D转换器、定时器、PWM、同步串口、UART、I2C总线接口（主模式）、低电平检测电路等。

CPU特性

• 指令执行效率高：采用3级流水线架构并行处理，能够在1指令1时钟模式下高效执行指令。
• 最小指令执行时间：在32.768kHz系统时钟下约为30.5µs，在8.192MHz系统时钟下约为0.122µs。
• 指令集丰富：涵盖传输、算术运算、比较、逻辑运算、乘除、位操作、位逻辑运算、跳转、条件跳转、调用返回栈操作、算术移位等。
• 片上调试功能：支持在电路板上对LSI进行软件调试和重写。

内存配置

产品型号	程序区域	重写周期
ML620Q151A/ML620Q154A/ML620Q157A	32 - Kbyte* (16K × 16 - bit)	100
ML620Q152A/ML620Q155A/ML620Q158A	48 - Kbyte* (24K × 16 - bit)	-
ML620Q153A/ML620Q156A/ML620Q159A	64 - Kbyte* (32K × 16 - bit)	-

注：*包括不可用的1KByte TEST区域。

此外，还配备了2 - Kbyte数据闪存（1 - Kbyte × 2），重写周期为10,000次，以及2 - Kbyte SRAM（2 - Kbyte × 8 - bits）。

中断控制器

具有2个不可屏蔽中断源（内部源：BACK - UP CLOCK、WDT）和可屏蔽中断，不同产品型号的中断源数量有所不同：	产品型号	中断源
ML620Q151A/ML620Q154A/ML620Q157A	27（内部源：20，外部源：7）
ML620Q152A/ML620Q155A/ML620Q158A	28（内部源：20，外部源：8）
ML620Q153A/ML620Q156A/ML620Q159A	28（内部源：20，外部源：8）

中断具有4级中断级别和屏蔽功能。

定时器与PWM

• 定时器：包括8位×2通道（可配置为16位×1通道）和16位×4通道。
• PWM：16位×4通道，支持自动重载定时器模式/PWM模式，可通过软件和外部触发控制定时器的启动和停止，能使用外部触发输入测量脉冲宽度，还可选择外部事件作为计数器时钟，具备互补同步PWM功能。

通信接口

• 同步串口：1通道，支持主/从模式选择，LSB/MSB优先选择，8位/16位长度选择。
• UART：全双工×1通道（半双工×2通道），可选择位长度、奇偶校验、停止位等，内置波特率发生器。
• I2C总线接口：仅支持主模式，具备快速模式（400kbit/s）和标准模式（100kbit/s）。

A/D转换器与模拟比较器

• A/D转换器：10位逐次逼近型A/D转换器，最大输入通道为12个，转换时间可选择，分别为43µs或13.5µs/通道。
• 模拟比较器：1通道，可选择中断边沿和采样功能。

通用端口

包括输入端口、输出端口和输入/输出端口，不同产品型号在使用晶体谐振器和不使用晶体谐振器时的端口数量有所差异。

复位与时钟

• 复位方式：通过RESET_N引脚复位，上电时产生上电复位，看门狗定时器（WDT）溢出复位，低电平检测器（LLD）复位。
• 时钟：
  • 低速时钟：可选择晶体振荡（32.768kHz）或内置RC振荡（32.768kHz）。
  • 高速时钟：可选择内置RC振荡（2.097MHz）或内置PLL振荡（8.192MHz）。

电源管理

• HALT模式：CPU暂停指令执行，外设电路仍处于工作状态。
• STOP模式：停止低速和高速振荡，CPU和外设电路停止工作。
• 时钟分频：可通过软件改变高速系统时钟频率（1/1、1/2、1/4或1/8振荡时钟）。
• 块控制功能：可对完整功能块电路进行掉电操作（寄存器复位和时钟停止）。

封装与工作范围

• 封装：不同产品型号采用不同封装，如ML620Q151A/ML620Q152A/ML620Q153A为48pinTQFP，ML620Q154A/ML620Q155A/ML620Q156A为52pinTQFP，ML620Q157A/ML620Q158A/ML620Q159A为64pinQFP。
• 工作范围：工作温度为 - 40°C至 + 105°C，工作电压为 (V_{DD}=1.8 ~V) 至5.5V。

引脚配置与说明

文档详细给出了不同封装产品的引脚配置和引脚说明，包括引脚的主要功能、次要功能、三级功能和四级功能，以及引脚的输入/输出类型、逻辑电平、描述等信息。同时，还提供了未使用引脚的终端处理建议，以避免因引脚配置不当导致供电电流过大。

电气特性

绝对最大额定值

规定了电源电压、参考电压、模拟输入电压、输入电压、输出电压、输出电流、功耗和存储温度等参数的最大允许值。

推荐工作条件

包括工作温度、工作电压、参考电压、模拟输入电压、工作频率、低速晶体振荡频率、低速晶体振荡外部电容和VDDL引脚外部电容等参数的推荐范围。

闪存内存工作条件

明确了数据闪存和程序闪存的工作温度、工作电压、最大重写次数、擦除单元、擦除时间、写入单元、写入时间和数据保留期等参数。

DC特性

涵盖振荡、复位、LLD、模拟比较器、IDD、VOHL、IOHL、IIHL、VIHL等方面的特性参数，以及相应的测量电路。

AC特性

包括外部中断、同步串口、I2C总线接口和逐次逼近型A/D转换器的特性参数。

封装尺寸与安装注意事项

文档提供了不同封装产品的尺寸图和相关参数，同时提醒表面贴装型封装在回流焊安装时易受热量和存储时吸收的湿度影响，在进行回流焊安装前，需联系ROHM销售办公室了解产品名称、封装名称、引脚数量、封装代码和所需的安装条件（回流方法、温度和时间）。

修订历史与注意事项

文档记录了产品文档的修订历史，包括各版本的修改内容。同时，还给出了一系列注意事项，如信息可能变更、产品使用时需采取安全措施、应用电路设计需考虑周边条件、产品使用范围、出口规定等，提醒工程师在使用产品时需严格遵守相关规定。

总的来说，ML620Q15xA系列微控制器凭借其丰富的功能和良好的性能，适用于多种电子设备和应用场景。电子工程师在设计过程中，可根据具体需求选择合适的产品型号，并参考文档中的电气特性和引脚配置等信息，确保设计的稳定性和可靠性。大家在实际应用中，是否遇到过类似微控制器的选型和使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。