ST6253C/ST6263C/ST6263B/ST6260C/ST6260B 8位MCU深度解析

作为电子工程师，在设计中选择合适的微控制器（MCU）至关重要。今天我们就来深入了解一下 ST6253C、ST6263C、ST6263B、ST6260C 和 ST6260B 这几款 8 位 MCU，看看它们有哪些特点和优势，能为我们的设计带来怎样的便利。

文件下载：ST62T60CB6.pdf

一、器件概述

ST62T53C、ST62T60C、ST62T63C 和 ST62E60C 是 ST62xx 8 位 HCMOS 微控制器家族的低成本成员，适用于中低复杂度的应用。这些器件采用模块化设计，以一个通用核心为中心，周围环绕着多个片上外设。ST62E60C 是 ST62T60C 的可擦除 EPROM 版本，可用于模拟其他相关器件。OTP 和 EPROM 器件功能相同，ROM 版本通过选择可编程选项字节中的选项来提供相同的功能。OTP 器件以低成本提供用户可编程性，适用于需要频繁更改代码、多个代码版本或最后时刻可编程的应用。

二、特性亮点

1. 电源与时钟：工作电压范围为 3.0 至 6.0 V，最大时钟频率可达 8 MHz，工作温度范围为 -40 至 +125°C，具备运行、等待和停止三种模式，拥有 5 个中断向量，程序存储器具有查找表功能。
2. 存储资源：数据 RAM 为 128 字节，数据 EEPROM 为 64/128 字节（ST6253C 除外），用户可选择数据存储大小。
3. I/O 功能：13 个 I/O 引脚，可完全编程为多种模式，如带或不带上拉电阻的输入、带中断生成的输入、开漏或推挽输出、模拟输入等。其中 6 个 I/O 线可吸收高达 30 mA 的电流，可直接驱动 LED 或 TRIAC。
4. 定时器与计数器：8 位定时器/计数器，带有 7 位可编程预分频器；8 位自动重载定时器，也带有 7 位可编程预分频器。
5. 其他特性：具备数字看门狗、振荡器安全保护（ROM 器件除外）、用于安全复位的低压检测器（ROM 器件除外）、8 位 A/D 转换器（7 个模拟输入）、8 位同步外设接口（SPI），片上时钟振荡器可由石英晶体、陶瓷谐振器或 RC 网络驱动，用户可配置上电复位，还有一个外部不可屏蔽中断。

三、引脚说明

1. 电源引脚：(V{DD}) 和 (V{SS}) 分别为电源和接地引脚，为 MCU 供电。
2. 振荡器引脚：OSCin 和 OSCout 内部连接到片上振荡器电路，可连接石英晶体、陶瓷谐振器或外部时钟信号。
3. 复位引脚：RESET 为低电平有效，用于重启微控制器。
4. 测试/编程引脚：(TEST/ V{PP}) 在正常操作时需保持在 (V{SS}) 电平，在复位阶段连接到 +12.5V 可进入 EPROM/OTP 编程模式。
5. 不可屏蔽中断引脚：NMI 提供异步中断功能，带有片上拉电阻（可选）和施密特触发器特性。
6. I/O 端口引脚：PA0 - PA3、PB0 - PB3、PC2 - PC4 等引脚可根据软件控制配置为不同的输入输出模式，部分引脚还可用于特定功能，如 PB6/ARTIMin、PB7/ARTIMout 可作为 AR 定时器的输入输出引脚，PC2 - PC4 可作为 SPI 的数据输入、输出和时钟引脚。

四、内存映射

1. 程序空间：包含要执行的指令、立即寻址模式指令所需的数据、保留的工厂测试区域和用户向量，通过 12 位程序计数器寄存器（PC 寄存器）寻址。OTP 或 EPROM 器件的程序存储器可通过选项字节中的“READOUT PROTECTION”选项进行保护，防止外部读取。
2. 数据空间：容纳处理用户程序所需的所有数据，包括 RAM 资源、处理器核心和外设寄存器，以及 OTP/EPROM 中的只读数据（如常量和查找表）。数据 ROM 物理上存储在程序存储器中，数据 RAM/EEPROM 在不同器件中的配置有所不同。
3. 堆栈空间：由六个 12 位寄存器组成，用于堆栈子程序和中断返回地址以及当前程序计数器内容。
4. 数据窗口寄存器（DWR）：用于定位 64 字节的只读数据窗口，可在程序存储器中以 64 字节为步长移动。该寄存器为只写寄存器，使用时需注意避免在中断服务程序中更改其内容。
5. 数据 RAM/EEPROM 银行寄存器（DRBR）：用于选择所需的 64 字节 RAM/EEPROM 银行，同样为只写寄存器，使用时需注意一次只能设置一个银行，避免在中断服务程序中更改其内容。
6. EEPROM 描述：EEPROM 位于数据空间的 64 字节页面中，用于非易失性数据存储。通过数据 RAM 银行寄存器选择后，由 EEPROM 控制寄存器（EECTL）控制。读写访问前需复位 EECTL 寄存器的 E20FF 位，编程时需设置 E2ENA 位。写入模式有字节模式（BMODE）和并行模式（PMODE），并行模式可同时编程同一行的最多 8 个字节。

五、编程模式

1. 选项字节：两个选项字节允许对 MCU 进行配置，其内容在芯片复位激活时自动读取并启用所选选项。只能在编程模式下访问，可通过自动（从主设备复制）或选择编程器的“OPTION BYTE PROGRAMMING”模式进行访问。选项字节包含多个控制位，如 ADC 同步、NMI 上拉、LVD 复位、读保护、外部停止模式控制等。
2. EPROM 擦除：带窗口封装的 MCU 的 EPROM 可通过暴露在紫外线下进行擦除。建议使用波长为 2537 Å 的短波长紫外线，擦除的累积剂量至少为 15 W sec/cm²，使用功率为 (12000 mu W / cm^{2}) 的紫外灯时，擦除时间约为 15 至 20 分钟，擦除时 ST62E60C 应放置在距灯管 2.5 cm（1 英寸）以内。为防止在测试环境中意外擦除，建议用不透明标签覆盖 MCU 封装的窗口。

六、中央处理器

1. CPU 核心：ST6 器件的 CPU 核心独立于 I/O 或内存配置，通过内部地址、数据和控制总线与片上 I/O、内存和外设进行通信。
2. CPU 寄存器
   • 累加器（A）：8 位通用寄存器，用于所有算术计算、逻辑运算和数据操作，可在数据空间中作为地址为 FFh 的 RAM 位置进行寻址。
   • 间接寄存器（X, Y）：用作数据空间中内存位置的指针，可在数据空间中作为地址为 80h（X）和 81h（Y）的 RAM 位置进行寻址，可通过多种寻址模式访问。
   • 短直接寄存器（V, W）：用于在短直接寻址模式下保存一个字节，可在数据空间中作为地址为 82h（V）和 83h（W）的 RAM 位置进行寻址，可通过直接和位直接寻址模式访问。
   • 程序计数器（PC）：12 位寄存器，包含核心要处理的下一个 ROM 位置的地址。如果程序空间超过 4096 字节，可使用程序银行切换寄存器进行寻址。PC 值在读取当前指令地址后递增，可通过多种指令进行更改。
   • 标志（C, Z）：ST6 CPU 包括三对标志（进位和零），分别与正常模式、中断模式和不可屏蔽中断模式相关联。

七、总结

ST6253C、ST6263C、ST6263B、ST6260C 和 ST6260B 这几款 8 位 MCU 具有丰富的功能和特性，适用于多种应用场景。在电源、时钟、存储、I/O、定时器、A/D 转换等方面都有出色的表现。同时，其内存映射和编程模式也提供了一定的灵活性和安全性。作为电子工程师，在设计中合理利用这些 MCU 的特性，能够提高系统的性能和可靠性。大家在实际应用中，是否遇到过使用这些 MCU 的特殊场景呢？欢迎分享交流。