MC9S08LG32系列微控制器数据手册解析

在电子设计领域，微控制器是至关重要的组件。今天我们来深入解析Freescale Semiconductor的MC9S08LG32系列微控制器，它涵盖了MC9S08LG32和MC9S08LG16这两款产品。

文件下载：S9S08SG16E1MTGR.pdf

一、数据手册版本说明

Rev. 10的MC9S08LG32系列数据手册包含两部分：数据手册第9版的附录，以及第9版数据手册。附录中描述的更改尚未在指定页面中实施。

二、产品特性

（一）中央处理器单元（CPU）

• 8位HCS08 CPU：在5.5V - 2.7V的电压范围内，温度范围为 -40°C至85°C和 -40°C至105°C时，CPU最高可达40 MHz。
• 指令集：具备HCS08指令集，并增加了BGND指令。
• 中断/重置源：支持多达32个中断/重置源。

（二）片上内存

• 闪存：有32 KB或18 KB的双阵列闪存，可在全工作电压和温度范围内进行读取、编程和擦除操作。
• 随机存取存储器（RAM）：1984字节的RAM，并配备安全电路，防止对RAM和闪存内容的未经授权访问。

（三）节能模式

• 停止模式：有两种低功耗停止模式（stop2和stop3）和降低功耗的等待模式。
• 时钟门控：外设时钟门控寄存器可禁用未使用模块的时钟，从而降低电流。
• 低功耗振荡器：低功耗片上晶体振荡器（XOSC）可在低功耗模式下为实时计数器和LCD控制器提供准确的时钟源。
• 唤醒时间：从stop3模式的典型唤醒时间为100 μs。

（四）时钟源选项

• 振荡器（XOSC）：采用环路控制皮尔斯振荡器，晶体或陶瓷谐振器的范围为31.25 kHz至38.4 kHz或1 MHz至16 MHz。
• 内部时钟源（ICS）：内部时钟源模块包含一个由内部或外部参考控制的锁频环（FLL），内部参考的精确微调可实现0.2%的分辨率和2%的温度和电压偏差，支持1 MHz至20 MHz的总线频率。

（五）系统保护

• COP重置：可选择从专用的1 kHz内部时钟或总线时钟运行。
• 低电压警告和检测：具备低电压警告并产生中断，以及低电压检测并重置的功能。
• 非法操作码和地址检测：检测到非法操作码和地址时进行重置。
• 闪存和RAM保护：对闪存和RAM进行保护。

（六）开发支持

• 调试接口：单总线背景调试接口。
• 断点功能：在电路调试期间可设置单个断点，片上调试模块还可额外设置两个断点。
• 片上仿真器（ICE）：片上ICE调试模块包含三个比较器和九种触发模式，以及一个深度为8的FIFO用于存储流地址变化和仅事件数据，支持标签和强制断点。

（七）外设

• LCD：高达4 × 41或8 × 37的LCD驱动器，带有内部电荷泵。
• ADC：多达16通道，12位分辨率，2.5 μs转换时间，具有自动比较功能、温度传感器和内部带隙参考通道，可在stop3模式下运行并唤醒系统，在5.5V - 2.7V电压下完全功能正常。
• SCI：全双工非归零（NRZ），支持LIN主扩展中断生成、LIN从扩展中断检测和活动边缘唤醒。
• SPI：全双工或单总线双向，双缓冲发送和接收，支持主或从模式，MSB优先或LSB优先移位。
• IIC：最高可达100 kbps，具有最大总线负载能力，支持多主操作、可编程从地址、中断驱动的逐字节数据传输，支持广播模式和10位寻址。
• TPMx：一个6通道和一个2通道，每个通道可选择输入捕获、输出比较或缓冲边缘或中心对齐PWM。
• MTIM：8位计数器，带有匹配寄存器，四个时钟源和预分频器，可用于周期性唤醒。
• RTC：8位模数计数器，带有二进制或十进制预分频器，三个时钟源（包括一个外部源），可用于时基、日历或任务调度功能。
• KBI：一个键盘控制模块， capable of supporting 8 × 8键盘矩阵。
• IRQ：用于从低功耗模式唤醒的外部引脚。

（八）输入/输出

• GPIO：有39、53或69个通用输入输出引脚。
• 中断：8个KBI和1个IRQ中断，极性可选择。
• 输入输出特性：所有输入引脚具有滞后和可配置上拉装置，所有输出引脚可配置压摆率和驱动强度。

（九）封装选项

提供48引脚LQFP、64引脚LQFP和80引脚LQFP三种封装。

三、电气特性

（一）绝对最大额定值

额定值	符号	值	单位
电源电压	(V_{DD})	–0.3 to +5.8	V
流入 (V_{DD}) 的最大电流	(I_{DD})	120	mA
数字输入电压	(V_{In})	–0.3 to (V_{DD}) + 0.3	V
瞬时最大电流单引脚限制	(I_{D})	 25  2	mA
存储温度范围	(T_{stg})	–55 to 150	°C

（二）热特性

• 工作温度范围：封装后的工作温度范围为 -40°C至105°C。
• 最大结温：125°C。
• 热阻：不同封装在单层板和四层板上的热阻不同，例如80引脚LQFP在单层板上的热阻为61°C/W，在四层板上为48°C/W。

（三）ESD保护和闩锁免疫

该器件进行了ESD测试，符合AEC - Q100汽车级集成电路的应力测试资格。在人体模型（HBM）下，可承受2500 V的静电放电；在充电设备模型（CDM）下，可承受750 V的静电放电；在85°C时，闩锁电流为  100 mA。

（四）直流特性

包括电源要求和I/O引脚特性，如工作电压为2.7 - 5.5 V，输出高电压、低电压，输入高电压、低电压等参数。

（五）电源电流特性

不同工作模式下的电源电流不同，如运行模式（FEI模式）、等待模式、stop2模式和stop3模式等。

（六）外部振荡器（XOSC）特性

振荡器晶体或谐振器的频率范围根据不同模式有所不同，如低范围（32 - 38.4 kHz）和高范围（1 - 16 MHz）。

（七）内部时钟源（ICS）特性

内部参考频率经过工厂和用户修剪，DCO输出频率范围和分辨率等参数也有明确规定。

（八）ADC特性

12位ADC的工作条件包括电源电压、参考电压、输入电压等，以及转换时间、误差等特性。

（九）交流特性

• 控制时序：包括总线频率、内部低功耗振荡器周期、外部复位脉冲宽度等。
• TPM模块时序：外部时钟频率、周期、高时间和低时间等。
• SPI时序：包括操作频率、时钟周期、使能时间等。

（十）LCD规格

LCD的电气参数包括 (V_{LL3}) 电源电压、帧频率、电荷泵电容等。

（十一）闪存规格

闪存的编程/擦除电压、时间和耐久性等参数，如字节编程时间、页擦除时间、大规模擦除时间等。

（十二）EMC性能

• 辐射发射：在特定条件下，微控制器的辐射RF发射在不同频率范围内有规定的最大值。
• 传导瞬态抗扰度：通过内部测试方法测量，不同引脚的瞬态电压要求不同。

四、订购信息

提供了MC9S08LG32和MC9S08LG16的设备编号系统，包括内存、温度范围、LCD模式操作和可用封装等信息。

五、封装信息

介绍了48引脚、64引脚和80引脚LQFP封装的机械图纸和相关参数。

六、修订历史

记录了数据手册的修订历史，包括每次修订的日期和更改描述。

在实际设计中，电子工程师需要根据这些特性和参数，结合具体的应用需求，合理选择和使用MC9S08LG32系列微控制器。你在使用这款微控制器时，是否遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享。