深入剖析LC87F2608A：8位單片機(jī)的卓越之選

引言

在電子工程師的日常工作中，選擇一款合適的單片機(jī)至關(guān)重要。ON Semiconductor的LC87F2608A 8位單片機(jī)，以其豐富的功能和出色的性能，成為眾多設(shè)計(jì)中的理想選擇。今天，我們就來深入了解這款單片機(jī)的特點(diǎn)、參數(shù)以及應(yīng)用注意事項(xiàng)。

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一、概述

LC87F2608A圍繞一個(gè)最小總線周期時(shí)間為100ns的CPU構(gòu)建，將眾多硬件特性集成在單個(gè)芯片上。它擁有8K字節(jié)的閃存ROM、512字節(jié)的RAM、片上調(diào)試器、兩個(gè)先進(jìn)的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（可分為8位定時(shí)器）、同步SIO接口、高速12位PWM、兩個(gè)高速脈沖寬度/周期計(jì)數(shù)器、一個(gè)具有12/8位分辨率選擇器的3通道AD轉(zhuǎn)換器、模擬比較器、看門狗定時(shí)器、內(nèi)部復(fù)位電路、系統(tǒng)時(shí)鐘分頻器以及16源10向量中斷功能。

二、主要特性

（一）存儲(chǔ)模塊

1. Flash ROM：具備8192×8位（LC87F2608A）的存儲(chǔ)容量，能夠在3.0至5.5V的寬電壓源下進(jìn)行板載編程，并且可以以128字節(jié)為單位進(jìn)行塊擦除。
2. RAM：擁有512×9位（LC87F2608A）的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，為數(shù)據(jù)處理提供了充足的空間。

（二）封裝形式

提供多種封裝形式，如MFP10SK（無鉛/無鹵類型）、MFP14S（僅用于調(diào)試，無鉛類型），不過MFP10S（無鉛/無鹵類型）已停產(chǎn)。不同的封裝形式適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，工程師可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

（三）電氣性能

1. 總線與指令周期：最小總線周期時(shí)間為100ns（10MHz），(V{DD}=2.7)至5.5V；最小指令周期時(shí)間為300ns（10MHz），(V{DD}=2.7)至5.5V。需要注意的是，由于上電復(fù)位（POR）電路的最小釋放電壓（PORRL）為2.87V±0.12V，建議在3.0至5.5V的電壓范圍內(nèi)使用該產(chǎn)品。
2. 端口設(shè)置：具有7個(gè)I/O端口（P10至P12，P30至P33），其I/O方向可以按1位為單位進(jìn)行指定；還有1個(gè)復(fù)位引腳（RES）和2個(gè)電源引腳（VSS1，VDD1）。

（四）定時(shí)器功能

1. 定時(shí)器0：是一個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，帶有捕獲寄存器，具備4種工作模式。不同的模式可以滿足不同的定時(shí)和計(jì)數(shù)需求，例如在模式0下，可作為2通道的8位定時(shí)器，每個(gè)通道帶有8位可編程預(yù)分頻器和8位捕獲寄存器。
2. 定時(shí)器1：同樣為16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，有2種工作模式，能靈活適應(yīng)各種定時(shí)和計(jì)數(shù)場(chǎng)景。

（五）串行接口

SIO7是一個(gè)8位同步串行接口，支持LSB先/MSB先模式選擇，并且內(nèi)置8位波特率發(fā)生器，最大傳輸時(shí)鐘周期為4/3 tCYC，方便與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

（六）高速PWM與脈沖計(jì)數(shù)器

1. 高速12位PWM：可選擇系統(tǒng)時(shí)鐘或高速RC振蕩時(shí)鐘（20MHz或40MHz）進(jìn)行操作，占空比和周期可編程，還能選擇連續(xù)PWM輸出或特定計(jì)數(shù)PWM輸出（自動(dòng)停止）模式。
2. 高速脈沖寬度/周期計(jì)數(shù)器：包括HCT1和HCT2，都可選擇系統(tǒng)時(shí)鐘或高速RC振蕩時(shí)鐘（20MHz或40MHz）進(jìn)行操作。HCT1可選擇H電平寬度、L電平寬度或周期測(cè)量模式，并帶有輸入觸發(fā)噪聲濾波器；HCT2不僅具備類似功能，還能同時(shí)測(cè)量L電平寬度和周期，并且輸入觸發(fā)可從3個(gè)信號(hào)中選擇。

（七）AD轉(zhuǎn)換器與模擬比較器

1. AD轉(zhuǎn)換器：為12位×3通道，可選擇12/8位AD轉(zhuǎn)換器分辨率，能滿足不同精度的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換需求。
2. 模擬比較器：將輸出發(fā)送到P32/CMPO端口，極性可選擇，還具備邊緣檢測(cè)功能，并且可以選擇噪聲濾波器功能。

（八）看門狗定時(shí)器與中斷系統(tǒng)

1. 看門狗定時(shí)器：可以通過WDT專用的低速RC振蕩時(shí)鐘（30kHz）監(jiān)測(cè)定時(shí)器溢出，并生成內(nèi)部復(fù)位信號(hào)。在進(jìn)入HALT/HOLD模式時(shí)，還允許選擇計(jì)數(shù)器的繼續(xù)、停止或保持模式操作。
2. 中斷系統(tǒng)：有16個(gè)中斷源，10個(gè)向量地址，提供低（L）、高（H）和最高（X）三個(gè)級(jí)別的多重中斷控制。當(dāng)多個(gè)中斷請(qǐng)求同時(shí)發(fā)生時(shí)，高級(jí)別的中斷優(yōu)先處理；對(duì)于相同級(jí)別的中斷，向量地址最小的中斷優(yōu)先。

（九）其他特性

1. 高速乘除指令：支持16位×8位（5 tCYC執(zhí)行時(shí)間）、24位×16位（12 tCYC執(zhí)行時(shí)間）、16位÷8位（8 tCYC執(zhí)行時(shí)間）和24位÷16位（12 tCYC執(zhí)行時(shí)間）的運(yùn)算，提高了數(shù)據(jù)處理能力。
2. 振蕩電路：包括中速RC振蕩電路（用于系統(tǒng)時(shí)鐘，1MHz）、低速RC振蕩電路（用于看門狗定時(shí)器，30kHz）和高速RC振蕩電路（用于系統(tǒng)時(shí)鐘，20MHz或40MHz），并且高速RC振蕩電路可通過可選配置選擇20MHz或40MHz的振蕩頻率。
3. 系統(tǒng)時(shí)鐘分頻器功能：可以在低電流下運(yùn)行，并且可以從300ns、600ns、1.2μs、2.4μs、4.8μs、9.6μs、19.2μs、38.4μs和76.8μs中選擇最小指令周期（當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘選擇高速RC振蕩時(shí)）。
4. 內(nèi)部復(fù)位電路：具有上電復(fù)位（POR）功能和低電壓檢測(cè)復(fù)位（LVD）功能。POR復(fù)位僅在上電時(shí)產(chǎn)生，POR釋放電平可通過可選配置從3個(gè)級(jí)別（2.87V、3.86V和4.35V）中選擇；LVD功能與POR功能結(jié)合，在上電和電源電壓低于一定水平時(shí)產(chǎn)生復(fù)位，LVD功能的使用與否以及低電壓閾值水平（3個(gè)級(jí)別：2.81V、3.79V和4.28V）也可通過可選配置進(jìn)行選擇。
5. 待機(jī)功能：包括HALT模式和HOLD模式。HALT模式在允許外設(shè)電路繼續(xù)運(yùn)行的同時(shí)暫停指令執(zhí)行，振蕩不會(huì)自動(dòng)停止，有3種復(fù)位方式；HOLD模式則暫停指令執(zhí)行和外設(shè)電路的操作，中速和高速RC振蕩電路會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，有4種復(fù)位方式。
6. 片上調(diào)試器功能：支持在目標(biāo)板上對(duì)IC進(jìn)行軟件調(diào)試，有3種系列可供選擇，但不同系列的調(diào)試功能有所不同。
7. 數(shù)據(jù)安全功能：可以保護(hù)存儲(chǔ)在閃存中的程序數(shù)據(jù)，防止未經(jīng)授權(quán)的讀取或復(fù)制，但該功能并不能提供絕對(duì)的數(shù)據(jù)安全。

三、開發(fā)工具與引腳分配

（一）開發(fā)工具

提供多種片上調(diào)試器組合，如TCB87 - Type B + LC87D2708A或LC87F2708A、TCB87 - Type B + LC87F2608A等，還介紹了不同封裝對(duì)應(yīng)的編程板。

（二）引腳分配

詳細(xì)說明了不同封裝（MFP10S、MFP10SK、MFP14S）的引腳名稱和功能，以及引腳的輸入/輸出類型、中斷確認(rèn)類型等信息。同時(shí)，還介紹了端口輸出類型、片上調(diào)試器引腳處理、推薦的未使用引腳連接和用戶可選配置。

四、電氣參數(shù)與特性

（一）絕對(duì)最大額定值

規(guī)定了在(Ta = 25^{circ}C)，(V_{SS}1 = 0V)條件下，電源電壓、輸入電壓、輸出電流、功耗、工作環(huán)境溫度和存儲(chǔ)環(huán)境溫度等參數(shù)的最大允許值。工程師在設(shè)計(jì)時(shí)必須確保不超過這些額定值，以免損壞器件。

（二）允許工作條件

給出了在(Ta = -40)至 +85°C，(V_{ss}1 = 0V)條件下，工作電源電壓、內(nèi)存維持電源電壓、輸入電壓、指令周期時(shí)間、振蕩頻率范圍和振蕩穩(wěn)定時(shí)間等參數(shù)的允許范圍。

（三）電氣特性

包括高電平輸入電流、低電平輸入電流、高電平輸出電壓、低電平輸出電壓、上拉電阻、滯后電壓和引腳電容等參數(shù)的具體數(shù)值。

（四）串行I/O特性

介紹了SIO7串行I/O的頻率、脈沖寬度、數(shù)據(jù)設(shè)置時(shí)間、數(shù)據(jù)保持時(shí)間和輸出延遲時(shí)間等特性。

（五）脈沖輸入條件

規(guī)定了不同引腳的高/低電平脈沖寬度要求，以及復(fù)位引腳的復(fù)位脈沖寬度要求。

（六）比較器特性

給出了比較器的共模輸入電壓范圍、失調(diào)電壓、響應(yīng)時(shí)間和操作穩(wěn)定時(shí)間等參數(shù)。

（七）AD轉(zhuǎn)換器特性

分別介紹了12位和8位AD轉(zhuǎn)換模式下的分辨率、絕對(duì)精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、模擬輸入電壓范圍和模擬端口輸入電流等參數(shù)，并給出了轉(zhuǎn)換時(shí)間的計(jì)算方法和推薦的工作條件。

（八）上電復(fù)位和低電壓檢測(cè)特性

詳細(xì)說明了上電復(fù)位（POR）和低電壓檢測(cè)（LVD）的釋放電壓、未知電壓區(qū)域、電源啟動(dòng)時(shí)間、復(fù)位電壓、滯后電壓和最小低電壓檢測(cè)寬度等特性。

（九）消耗電流特性

給出了正常模式、HALT模式和HOLD模式下的消耗電流參數(shù)，以及F - ROM編程特性和電源引腳處理建議。

五、總結(jié)

LC87F2608A單片機(jī)以其豐富的功能和出色的性能，為電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的設(shè)計(jì)平臺(tái)。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求合理選擇封裝形式、配置參數(shù)，并嚴(yán)格遵循電氣參數(shù)的要求，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，充分利用其各種功能特性，可以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜和高效的設(shè)計(jì)。大家在使用這款單片機(jī)時(shí)，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。