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De 8 a 32 Bits ... El mundo de los MCUs Freescale !!
Por Ing. Daniel DI LELLA
HC908... El comienzo de la era FLASH!!
HC908 FLASH
Vs
HC705 OTP...
• CPU08 5 veces más rápido que el CPU05.
• Tecnología FLASH permite grabación “en circuito”, uso como EEPROM, Update “On Fly”.
• HC908, Primer MCU en incorporar “debugger” por medio del “Modo Monitor”.
• Nuevas instrucciones, modos de direccionamiento, registros completos y más poderosos.
• Compatibilidad 100% con la familia HC705 OTP, horas de ingeniería salvadas!!.
• Diseñado en forma “modular”, módulos iguales en toda la familia.
• Mayor variedad de periféricos, A/D de 10 Bits, Osc. Internos, PLL, USB, CAN, IrDA.
• Diseñado para ser eficiente con lenguajes de alto nivel como el “C”.
Registros del CPU08
Acumulador (A)
Registro Indice (H:X)(16 BITS)
Puntero de Pila (SP)(16 BITS)
Contador de Programa (PC)(16BITS)
Registro de código de condiciones (CCR)
7 0
AREAD:
WRITE:
RESET: XX X X X X XXX = Indeterminate
XH15 7 0
READ:
WRITE:
RESET: XX X X X X XX00 0 0 0 0 00X = Indeterminate
11 1 1 1 1 1100 0 0 0 0 00
15 7 0READ:
WRITE:
RESET:
15 7 0READ:
WRITE:
RESET: LOADED WITH VECTOR FROM $FFFE AND $FFFF
7 4 0V H I CZ N1 1
1X 1 X 1 X XX
READ:
WRITE:
RESET:X = Indeterminate
Estructura “Von Neuman” CISC.
89 instrucciones y 16 modos de direccionamiento.....
Como se relaciona el CPU...
68HC08CPU
SystemIntegration
Module
ClockGeneration
ModuleTimer
Module
PeripheralModule
PeripheralModule
PeripheralModule
RAMMemory
FLASH TypeMemory
Internal Bus (IBUS) (8 Bits Data - 16 Bits Address
LVIModule
COPModule
EEPROMModule
BREAKModule
IRQModule
RESETModule
PeripheralModule
Arquitectura basada en “Módulos”
El HC908 en números....
• FBUS = 8 MHZ @ 5V - FBUS = 4 MHZ @ 3V.
• Ciclo = 125 nS - Instrucción Promedio = 375 nS.
• Multiplicación / División en menos de 1 uS.
• Capaz de manejar hasta 256 fuentes de interrupción.
• Interrupciones Vectorizadas, una o más por módulo.
• Variedad en osciladores (Internos, PLL, Xtal., RC).
• A/D en todos los MCUs - Muchos de 10 Bits.
• Dispositivos desde 8 pines hasta 64 pines (QFP, SOIC, DIP, TSSOP).
• Periféricos de comunicaciones como SCI, SPI, I2C, IrDA, CAN, USB.
• Timers en todos los MCUs - Todos de 16 Bits - ICAP / OC / PWM - “n” Canales.
• Memoria FLASH flexible para uso como EEPROM, programa, update.
68HC908QB8/QY8
Portfolio actual de la Familia HC908
68HC908JK1
68HC908MR32
68HC908KX2/8
908JB8/JB16ROM
EPROM
FLASH
68HC908AS60A
68HC08AZ32
68HC908AZ60A
CANAuto./Ind.
MotorControl
Gen. Purp.Auto./Ind.
Low costConsum.Comm.
GeneralPurpose
68HC908MR8/4
68HC908JL3
*-PrototypingQty. Only
68HC908JK3
68HC908GP32
68HC908MR16
68HC908QT1A
68HC908QT2A
68HC908QT4A
68HC908QY1A
68HC908QY2A
68HC908QY4A
68HC908GT16
68HC908GT8 68HC908LJ12
68HC908SR12
908JL8/JL16
68HC908JK8
68HC908GR8/4
68HC908GR16
68HC908GZ8/GZ16
68HC908AP8/16/32/64
HC908, Herramientas de desarrollo HARD - SOFT
“FLASH_POD”
“EVAL08QTY”
“EDUKIT08”
“WinIDE”
“CodeWarrior 6.2”
Soporte de la familia HC908....
www.freescale.com
www.edudevices.com.ar
www.edudevices.com.ar
Familia HCS08, Alta Performance yLarga duración en Pilas y Baterías !!!
HC9S08, la evolución del HC908!!!Ventajas / Diferencias .....
• 100% Soft compatible con HC908.
• HC9S08 2,5 veces más rápida que HC908 (50nS ciclo de clock).
• Módulo BDM a un solo hilo Vs. MON08 de los HC908 (modo monitor).
• Tecnología de 0,25 de micrón Vs. 0,50 de los HC908 (baja de costos).
• Grabación / Borrado de FLASH por máquina de estados Vs rutinasen ROM de los HC908.
• Muy bajo consumo (flexibilidad en el modo Stop)(Stop 1 / 2 / 3).
Familia HCS08.......
Baja Tensión, Bajo Consumo!!Características más destacadas:
• Alimentación tan baja como 1.8V !! hasta 3.6V ydispositivos de 5V para el mundo industrial ....
• CPU CORE HCS08 a 40MHZ !!!! (3.3V / 5V),FBUS = 20MHZ FBUS = 8MHZ @ 1.8V !!
• Múltiples Modos de manejo de Energía, incluyemodo Power Down de 20 nAmp !!!.
• Modo “Auto WakeUp” desde el STOP con cerocomponentes y consumo reducido (700 nAmp).
• Múltiples periféricos de comunicación en las distintasfamilias:
• SPI / I2C (Comunicaciones Sincrónicas)
• 2 SCI (Comunicaciones Asincrónicas).
• Múltiples TIMERS de 16 Bits con IC/OC/PWM
Vista Die MCU HCS08 “Draco”
Más características.....• ADC de 10 / 12 Bits de “n” canales con funcionamiento desde 1.8V !!
• ICG / ICS (Clock Interno) (Precisión mejor al 2%).
• Múltiples Clocks por módulo MCG (FLL / PLL / Interno)
• LVI Programable (detector de baja tensión).
• Regulador de Tensión Incluido en el Chip (Flia. 3,6V).
• KBI (KeyBoard Interrupt).
• Dispositivos de pocos pines (8, 16 y 20 pines).
• Dispositivos de más pines (32, 44, 48, 64 y 80 pines).
• Modulo de Debug NO INTRUSIVO a un SOLO PIN.
• Múltiples posibilidades de BREAK POINTS (puntos de parada) porPosición de PC, por Condicionales (A=B, A>B,
A<B, etc...)
Modos de Operación del HC9S08.....
RUN MODE: Modo normal de ejecucion de codigo del usuario, se ejecuta programa
desde direccion indicada por el RESET VECTOR ($FFFE, $FFFF).
ACTIVE BACK GROUND MODE: Modo de depuracion interno del MCU quepermite correr codigo del usuario en TIEMPO REAL, colocar break points, condicionales ono, en distintos puntos del programa, inspeccionar valores de memoria, registros, varibles enRAM, etc., etc., en forma NO INTRUSIVA.
Formas de ponerlo en este modo:
- Forzando el pin BKGD/MS al estado low, despues del Flanco ascendente del pin RESET.
- Cuando se recibe un comando BACKGROUND desde el pin BKGD.
- Cuando se ejecuta una instrucción BGND.
- Cuando se encuentra un break point.
Pueden ejecutarse comandos de DEPURACION INTRUSIVOS y NO INTRUSIVOS:
- INTRUSIVOS --- Solo en el MODO ACTIVE BACK GROUND
- NO INTRUSIVOS ---- Se pueden ejecutar en ACTIVE BACK GROUND o en MODO USUARIO
NO INTRUSIVOS:
- Comandos de acceso a posiciones de memoria.
- Comandos a posiciones de registros de estados.
- Comando BACKGROUND
INTRUSIVOS:
- Leer o escribir registros del CPU.
- Hacer el seguimiento del programa del usuario.
- Retener el control del modo BACK GROUND luego del comando “GO” para
ejecutar el codigo del programa del usuario.
Modo WAIT: en este modo de “espera” el MCU solo inhibe el clock al CPU, los demas perifericoscontinuan con sus clock en forma normal. Es un modo de BAJO CONSUMO pero NO el mas bajo.
Modos STOP: la familia HC9S08 dispone de una variedad de distintos modos STOP quepermiten administrar en forma “flexible” los distintos consumos y prestaciones del MCU antedistintas circunstancias.
Distintos modos STOP ..... (-) consumo, + flexibilidad!!
Los HC9S08 (Flia. 3,6V) poseen un Regulador Interno de 2,5V que puede ser “manipulado” paradistribuir la energia a cada modulo de la mejor forma posible, logrando distintas alternativas deconsumo.....
STOP 1 : 20 nAmpers ....... El menor consumo en su clase !!
STOP 3 : 700 nAmpers ..... Salgo de este modo con un Wake Up
cada 1 mSeg. Aprox.
Algunos de los MCUs HCS08 disponibles...
MC9S08GB60/GB32
Muchos puertos I/O!!
(64 pines LQFP)
MC9S08GT60A/GT32A
(44/48 pines LQFP)
VDD = 3.6V
Algunos de los MCUs HCS08 disponibles...
MC9S08QD2/QD4
(VDD = 5V) (8 pines) MC9S08QG4/8
(VDD = 3.6V) (16 pines)
Más dispositivos de la familia...
MC9S08SH32/16/8/4
(VDD = 5V) (8/16/20/24 pines)
Reemplazo de los HC908 de 8 a 20 pines!!
MC9S08AW60/32/16/8
(VDD = 5V) (64/48/44/32 pines)
Reemplazo de los “patudos”de la flia. HC908!!
Más dispositivos de la familia...
MC9S08LG32 ... LCD 296 Segmentos!!
(VDD = 5V) (80/64/48 pines) MC9S08LL64/36 ... LCD 288 Segmentos!!
(VDD = 3,6V) (80/64/48 pines)
Aptos para el manejo de Displays LCD “Bobos”!!
Más dispositivos de la familia...
MC9S08SL ... Slave LIN + EEPROM
Control Industrial Básico en pocos pines ..
MC908DZ / DV / DN .... CAN 2.0A/B + EEPROM
Control Industrial Completo convariedad de memoria 16 a 128KB y delíneas I/O desde 32 a 100 pines!!
Más dispositivos de la familia...
Una familia con más de 40 dispositivos distintos!!!
MC9S08MP16 ... Control de Motores!!
(VDD = 5V) (/64/48 pines)MC9S08JM60/32/16/8 ... USB 2.0 - Device!!
(VDD = 5V) (/64/44 pines)Reemplaza a los “MR” de la HC908 ...
Acceso a USB en forma sencilla!!
Herramientas disponibles para la familia HCS08...
Sistema “EDUKIT08 + PLUGIN_AW”“R(S)_POD” Versión “low Cost” Argentina!!
CodeWarrior SpecialEdition para HCS08
Versión 6.x
Sistema “USBMultilinkBDME” de P & E
Herramientas disponibles para la familia HCS08...
“DEMO_S08JM” ... Aprender USB es fácil!!
HCS12 / HCS12X - MCU´s de 16 Bits
Industrial & Automotivo
Un poco de Historia .....
6809
HCS12
HCS12X
HC9S08
RS08
HC11:• CPU de 8 Bits con muchas instrucciones de 16 Bits.
• El primero en disponer 512KB de EEPROM.
• Modo “Single Chip” y Modo “Expandido”.
• OTP ROM desde 4K a 48K .
• RAM desde 192 a 2 K.
• Hasta 4Mhz de FBUS (Fosc = 4 x FBUS).
• Múltiples periféricos muy robustos.
• ADC / TIMERS / SCI´s / SPI / Pulse Accumulator.
• Primero en incorporar un debugger por ROM interna(Bufalo).
HC12:• Migración directa de HC11 a HC12.
• Memoria de programa FLASH.
• Incorpora EEPROM borrable al Byte.
• Hasta 128 K de FLASH.
• RAM desde 2K a 8K.
• Puede direccionar hasta 5 MB de mem. Externa
• BDM incorporado a un solo hilo.
• Mayor eficiencia de código para lenguaje C.
HCS12:• Versión mejorada de HC12/HC11 código compatible.
• Hasta 512K de FLASH, 4K EEPROM, 16K RAM.
• Múltiples familias (A,B,C,D,E,F,G,H ....)
• Mejoras en el DBM (Debug12)
• Hasta 25Mhz de FBUS (Fosc = FBUS).
• Periféricos poderosos CAN / SCI / SPI / I2C / TCP/IP
• Tecnología de 0,25u a 0,18u en el futuro ....
Diferencias .....
Donde se ubican los 16 Bits de los HCS12 / HCS12X, enel segmento automotivo....
CPU11 / CPU12 / CPUS12 ....• Se mantiene compatibilidad de códigoentre las familias HC11/HC12
• HC12 incorpora instrucciones de lógicadifusa (MEM, REV, WAV).
• HC12 incorpora “cola” de decodificación-- 3 bytes en una sola instrucción.
• 15 modos de direccionamiento
• Instrucciones especiales para loops /decrementos / comparaciones, variasfunciones en una sola instrucción.
• Multiplicación 8 x 8, 16 x 16, signados yno signados.
• División 32/16, 16/16, signados, nosignado, fraccionario, entero.
HCS12: Amplio Porfolio de periféricos escalables, y pin apin compatibles entre familias “D” y “B”....
Herramientas de HARD & SOFT para HCS12 / HCS12X
Para HCS12:
M68MOD912C32 (MCU MODULE) --- US $ 50.-
M68DKIT912C32-E --- US $ 150.-
DEMO9S12NE64E ---- US$ 150.-
M68EVB912C32 ---- US $ 350.-
M68KIT912DP256
CodeWarrior 7.0 USBMULTILINKBDME
Herramientas de HARD & SOFT para HCS12 / HCS12X
Para HCS12X:
DEMO9S12XDT512 -- US $ 150.-
EVB9S12DT512
DEMO9S12XEP100
USBMULTILINKBDME
CodeWarrior 7.0
El futuro está aquí!!En MCUs de 8 / 32 Bits Flash
de freescale .....
Serie “Flexis” ...... ¡Ahora migrarde 8 a 32 Bits es posible !
¿Porqué migrar de 8 a 32 Bits?
• Muchos productos hoy requieren gran capacidad de cálculo y manejo gráfico.
• La conectividad por medio de Ethernet / USB es sencillo manejarla en 32 Bits.
• Los periféricos del mundo de 32 Bits son muy completos pero muycomplicados de manejar para el diseñador del mundo de los 8 bits.
• Los MCUs de 16 Bits se han especializado en aplicaciones de control yen el ámbito automotivo, con periféricos orientados a estas aplicaciones.
• Los MCUs de 8 Bits son ideales para aplicaciones de baja complejidad y muybajo costo, pero no poseen “potencia” de procesamiento para tareas complejas.
¿Porqué es difícil migrar de 8 a 32 Bits?
• Herramientas de Hardware y Software muy distintas en ambos mundos.
• Los periféricos del mundo de 8 bits son sencillos de manejar pero no estándisponibles en el mundo de los MCUs de 32 bits.
• Los periféricos del mundo de 32 bits son muy flexibles y poderosos pero sonmuy complicados de manejar para el diseñador acostumbrado a los 8 bits.
• Incompatibilidad de código, hace a la tarea de migración un “volver a empezar”
Serie “Flexis” - El punto de conexión entre 8 y 32 Bits
“Controller Continuum”
Estructura de periféricos compartida entre “Cores”
Core ColdFire“V1” de 32 Bits
Core S08 de 8 Bits
BDM del mundo de 8 Bits
Gran cantidad dememoria FLASH yRAM para facilitaraplicaciones en “C”.
MC9S08QE128
Del mundo de los 8 Bits.....
• Core de 50 Mhz
• Fbus =25 Mhz
• +VDD = 1,8 a 3,6V
• Encapsulados desde
32 a 80 pines QFP
• Compatibilidad Pin
a Pin entre versión
8 Bits y 32 Bits !!
• A/D de 12 Bits !!
MCF51QE128
Del mundo de los 32 Bits....
• Core de 50 Mhz
• Fbus =25 Mhz
• +VDD = 1,8 a 3,6V
• Encapsulados desde
64 y 80 pines QFP
• Compatibilidad Pin
a Pin entre versión
8 Bits y 32 Bits !!
• A/D de 12 Bits !!
V1 Core
• Arquitectura MC68000
Estructura del V1 ColdFire
• 16 registros de propósitos grales. (D0 - D7 y A0 - A7).
• PC de 32 Bits
• CCR de 8 Bits
• Status Register de 16 Bits
• Supervisor Stack Pointer 32 Bits
• Vector Base Register 32 Bits
• CPU Configuration Register de 32 Bits.
• 256 Vectores de Interrupciónrelocalizables por VBR
• Set de instrucciones ISA-C
• Permite manipular Bit / byte /Word / LongWord
• Puede manejar hasta 16 Mbytesde RAM / Flash
Flexis™ Series Roadmap
S08QE128General Purpose
S08QE128General Purpose
El color indica Lacompatibilidad entre
Perifericos y Herramientas
MCF51QE128General Purpose MCF51QE128General Purpose
MC9S08JM60USB Enabled
MC9S08JM60USB Enabled
MCF51JM128 USB Enabled
MCF51JM128 USB Enabled
2008 2009
S08S08
ColdFire®ColdFire®
MCF51EM256 LCD Controller
MCF51EM256 LCD Controller
MCF51AC256/128 CAN Device
MCF51AC256/128 CAN Device
MC9S08AC60CAN Device
MC9S08AC60CAN Device
2007
MCF51CN128Ethernet Controller
MCF51CN128Ethernet Controller
MC9S08JExx
USB enabled + DAC
MCF51JExx
USB enabled + DAC
MCF51CN128Ethernet Controller
MCF51CN128Ethernet Controller
Serie Flexis con USB 2.0.....
MCF51JM128/64
•USB 2.0 HOST “On The Go”
•USB Lite Stack CMX
• Módulo CAN
MC9S08JM60/32
• USB 2.0 Full Speed• COP con clock independiente
Herramientas de Hard & Soft compatibles !!
El entorno integrado “CodeWarrior 6.2/3” provee una formasencilla y ordenada de migración de los proyectos de 8 Bits a 32Bits con solo 7 “click” pueden convertirse proyectos en código “C”hechos para el MC9S08QE128 al MCF51QE128......
Herramientas de Hard & Soft compatibles !!
DEMOQE128
EVBQE128
Sistema Didáctico “EDUKIT08”
USBMULTILINKBDME
Sistema “Low Cost”
R(S)_POD
FIN !! Gracias por su presencia !!!
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Ing. Daniel DI LELLA - FAE Freescale Semiconductor Products
- Responsable Area Educación - ELKO / ARROW.
e-mail: [email protected]
