富士通MB95160MA系列8位單片機的特性與應用指南

在電子設計領域，單片機作為核心控制元件，其性能和功能直接影響著整個系統的穩定性和效率。今天我們來深入了解富士通的MB95160MA系列8位單片機，探討它的特性、引腳分配、使用注意事項以及編程方法等方面。

文件下載：MB95F168JAPMC1-GE1.pdf

一、產品概述

MB95160MA系列是通用型單芯片微控制器，采用CMOS工藝，擁有緊湊的指令集和豐富的外設功能。F2MC是富士通靈活微控制器的縮寫，該系列基于F2MC - 8FX CPU核心，具備優化的控制器指令集，適用于各種控制應用場景。

二、產品特性

（一）CPU核心特性

• 指令集優化：專門為控制器優化的指令集，包含乘法和除法指令、16位算術運算、位測試分支指令和位操作指令等，提高了控制運算的效率。
• 時鐘系統：擁有主時鐘、主PLL時鐘、子時鐘和子PLL時鐘，為不同的工作模式提供靈活的時鐘支持。

（二）外設功能

1. 定時器
   • 8/16位復合定時器×2通道，可用于間隔定時器、PWC定時器、PWM定時器和輸入捕獲。
   • 8/16位PPG×2通道和16位PPG×1通道，提供多種波形輸出功能。
   • 時基定時器×1通道和看門狗預分頻器×1通道，用于系統的定時和監控。
2. 通信接口
   • LIN - UART×1通道，支持LIN功能，可進行時鐘異步（UART）或時鐘同步（SIO）串行數據傳輸，具備全雙工雙緩沖。
   • UART/SIO×1通道，同樣支持異步和同步串行數據傳輸，全雙工雙緩沖。
   • I2C×1通道，內置喚醒功能，方便與其他設備進行通信。
3. 中斷功能：外部中斷×8通道，可通過邊緣檢測（上升沿、下降沿或雙邊沿）觸發，用于從低功耗（待機）模式中恢復。
4. A/D轉換器：8/10位A/D轉換器×8通道，可選擇8位或10位分辨率，滿足不同的模擬信號采集需求。
5. LCD控制器：支持32 SEG×4 COM（最大128像素），具備閃爍功能，適用于顯示應用。
6. 低功耗模式：包括停止模式、睡眠模式、看門模式和時基定時器模式，降低系統功耗。
7. I/O端口：最大端口數為52個，包括通用I/O端口（N - ch開漏）2個和通用I/O端口（CMOS）50個，可編程輸入電壓電平，支持汽車輸入電平、CMOS輸入電平和滯后輸入電平。
8. Flash內存安全功能：僅適用于Flash內存產品，可保護Flash內存的內容。

三、產品陣容

該系列包含多個型號，如MB95168MA、MB95F168MA、MB95F168NA和MB95F168JA等，不同型號在ROM容量、RAM容量、復位輸出、時鐘系統、低電壓檢測復位、CPU功能等方面存在差異。例如，MB95168MA為Mask ROM產品，而MB95F168MA為60 Kbytes的Flash內存產品。

四、振蕩穩定等待時間

主時鐘振蕩穩定等待時間的初始值固定為最大值，約為4.10 ms（主振蕩時鐘為4 MHz時）。

五、封裝與對應產品

提供多種封裝形式，如FPT - 64P - M23、FPT - 64P - M24和BGA - 224P - M08等，不同型號對應不同的封裝。

六、產品差異與選型注意事項

（一）評估產品使用注意

評估產品不僅具備MB95160MA系列的功能，還支持F2MC - 8FX家族多個系列和型號的軟件開發。但需要注意，MB95160MA系列未使用的外設資源I/O地址被訪問禁止，對這些地址的讀寫操作可能導致硬件或軟件出現意外故障。同時，評估產品禁止地址的讀取值與Flash內存產品或Mask ROM產品不同，程序中不應使用這些值。

（二）內存空間差異

評估產品的內存量可能與Flash內存和Mask ROM產品不同，軟件開發時需仔細檢查實際使用型號的內存差異。

（三）電流消耗

Flash內存產品的電流消耗比Mask ROM產品多。

（四）封裝

不同封裝的信息可參考相關文檔。

（五）工作電壓

評估產品、Flash內存產品和Mask ROM產品的工作電壓不同，具體可參考電氣特性文檔。

七、引腳分配與描述

該系列單片機的引腳具有多種功能，如AVCC為A/D轉換器電源引腳，P14/PPG0為通用I/O端口，同時與16位PPG ch.0輸出共享等。不同引腳的I/O電路類型也有所不同，包括A、B、B’、G、H、I、M、R、S等類型，每種類型具有不同的特性和應用場景。

八、使用注意事項

（一）防止閂鎖

使用時要確保不超過最大電壓額定值，避免在輸入和輸出引腳（除中高耐壓引腳外）施加高于VCC或低于VSS的電壓，以及在VCC引腳和VSS引腳之間施加高于額定電壓的電壓，否則可能導致CMOS IC發生閂鎖，損壞元件。

（二）穩定電源電壓

電源電壓應保持穩定，電源電壓的突然變化可能導致系統在Vcc電源電壓的保證工作范圍內出現故障。原則上，要將Vcc紋波（p - p值）在商用頻率范圍（50/60 Hz）內的變化控制在標準Vcc值的10%以內，并抑制電壓變化，使瞬態變化率在電源切換等瞬間變化時不超過0.1 V/ms。

（三）外部時鐘使用注意

即使使用外部時鐘，在電源復位、從子時鐘模式或停止模式喚醒時，仍需要振蕩穩定等待時間。

（四）串行通信

串行通信可能因噪聲等原因接收錯誤數據，因此在設計印刷電路板時要避免噪聲，并在系統設計中考慮錯誤數據的處理，如應用校驗和，出現錯誤時重新傳輸數據。

九、引腳連接注意事項

（一）未使用引腳處理

未使用的輸入引腳應通過至少2 kΩ的電阻上拉或下拉，未使用的輸入/輸出引腳可設置為輸出模式并懸空，或設置為輸入模式按未使用輸入引腳處理，未使用的輸出引腳應使其懸空。

（二）電源引腳

對于具有多個VCC或VSS引腳的產品，要將相同電位的引腳連接到外部電源和地線，以降低電磁輻射水平，防止因接地電平上升導致選通信號異常，并符合總輸出電流額定值。同時，在設備附近的VCC和VSS引腳之間連接約0.1 μF的陶瓷旁路電容。

（三）模式引腳（MOD）

將MOD引腳直接連接到VCC或VSS，為防止設備因噪聲意外進入測試模式，要在印刷電路板布局時盡量減小MOD引腳到VCC或VSS的距離，并提供低阻抗連接。

（四）C引腳

使用陶瓷電容或具有等效頻率特性的電容，VCC引腳的旁路電容電容值應高于CS，具體連接可參考相關圖表。

（五）模擬電源

始終將AVCC和VCC引腳設置為相同電位，當VCC > AVCC時，電流可能通過AN00至AN07引腳。即使不使用A/D轉換器，也要將AVCC = VCC和AVSS = AVR = VSS連接，并在設備附近的AVCC和AVSS引腳之間連接約0.1 μF的陶瓷旁路電容，以防止AVCC引腳的噪聲影響精度。

十、Flash內存微控制器編程

（一）支持的并行編程器和適配器

不同封裝對應不同的適配器型號和并行編程器，如FPT - 64P - M23封裝適用TEF110 - 95F168HPMC適配器，并行編程器為AF9708（Ver 02.35G或更高版本）。具體信息可聯系Flash Support Group, Inc.獲取。

（二）扇區配置

Flash內存的各個扇區對應CPU訪問和并行編程器編程的地址，如60 Kbytes的Flash內存，CPU地址為1000H - FFFF H，編程器地址為11000H - 1FFFF H。

（三）編程方法

1. 將并行編程器的類型代碼設置為17222。
2. 將程序數據加載到編程器地址11000H至1FFFFH。
3. 使用并行編程器進行編程。

十一、CPU核心

（一）內存空間

MB95160MA系列的內存空間為64 Kbytes，由I/O區域、數據區域和程序區域組成，還包括通用寄存器和向量表等專用區域。

（二）寄存器

該系列有CPU中的專用寄存器和內存中的通用寄存器兩種類型。專用寄存器包括程序計數器（PC）、累加器（A）、臨時累加器（T）、索引寄存器（IX）、額外指針（EP）、堆棧指針（SP）和程序狀態（PS）等。通用寄存器為8位數據存儲寄存器，位于內存的寄存器組中，最多可使用32個寄存器組，當前使用的寄存器組由寄存器組指針（RP）指定。

綜上所述，富士通MB95160MA系列8位單片機以其豐富的功能、靈活的配置和低功耗特性，為電子工程師在各種控制應用中提供了一個強大而可靠的選擇。在設計過程中，我們需要充分了解其特性和使用注意事項，以確保系統的穩定運行。大家在實際應用中遇到過哪些關于該系列單片機的問題呢？歡迎在評論區分享交流。