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

作為電子工程師，在設(shè)計(jì)中選擇合適的微控制器（MCU）至關(guān)重要。今天我們就來(lái)深入了解一下 ST6253C、ST6263C、ST6263B、ST6260C 和 ST6260B 這幾款 8 位 MCU，看看它們有哪些特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，能為我們的設(shè)計(jì)帶來(lái)怎樣的便利。

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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員，適用于中低復(fù)雜度的應(yīng)用。這些器件采用模塊化設(shè)計(jì)，以一個(gè)通用核心為中心，周圍環(huán)繞著多個(gè)片上外設(shè)。ST62E60C 是 ST62T60C 的可擦除 EPROM 版本，可用于模擬其他相關(guān)器件。OTP 和 EPROM 器件功能相同，ROM 版本通過(guò)選擇可編程選項(xiàng)字節(jié)中的選項(xiàng)來(lái)提供相同的功能。OTP 器件以低成本提供用戶可編程性，適用于需要頻繁更改代碼、多個(gè)代碼版本或最后時(shí)刻可編程的應(yīng)用。

二、特性亮點(diǎn)

1. 電源與時(shí)鐘：工作電壓范圍為 3.0 至 6.0 V，最大時(shí)鐘頻率可達(dá) 8 MHz，工作溫度范圍為 -40 至 +125°C，具備運(yùn)行、等待和停止三種模式，擁有 5 個(gè)中斷向量，程序存儲(chǔ)器具有查找表功能。
2. 存儲(chǔ)資源：數(shù)據(jù) RAM 為 128 字節(jié)，數(shù)據(jù) EEPROM 為 64/128 字節(jié)（ST6253C 除外），用戶可選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)大小。
3. I/O 功能：13 個(gè) I/O 引腳，可完全編程為多種模式，如帶或不帶上拉電阻的輸入、帶中斷生成的輸入、開(kāi)漏或推挽輸出、模擬輸入等。其中 6 個(gè) I/O 線可吸收高達(dá) 30 mA 的電流，可直接驅(qū)動(dòng) LED 或 TRIAC。
4. 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器：8 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，帶有 7 位可編程預(yù)分頻器；8 位自動(dòng)重載定時(shí)器，也帶有 7 位可編程預(yù)分頻器。
5. 其他特性：具備數(shù)字看門狗、振蕩器安全保護(hù)（ROM 器件除外）、用于安全復(fù)位的低壓檢測(cè)器（ROM 器件除外）、8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器（7 個(gè)模擬輸入）、8 位同步外設(shè)接口（SPI），片上時(shí)鐘振蕩器可由石英晶體、陶瓷諧振器或 RC 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)，用戶可配置上電復(fù)位，還有一個(gè)外部不可屏蔽中斷。

三、引腳說(shuō)明

1. 電源引腳：(V{DD}) 和 (V{SS}) 分別為電源和接地引腳，為 MCU 供電。
2. 振蕩器引腳：OSCin 和 OSCout 內(nèi)部連接到片上振蕩器電路，可連接石英晶體、陶瓷諧振器或外部時(shí)鐘信號(hào)。
3. 復(fù)位引腳：RESET 為低電平有效，用于重啟微控制器。
4. 測(cè)試/編程引腳：(TEST/ V{PP}) 在正常操作時(shí)需保持在 (V{SS}) 電平，在復(fù)位階段連接到 +12.5V 可進(jìn)入 EPROM/OTP 編程模式。
5. 不可屏蔽中斷引腳：NMI 提供異步中斷功能，帶有片上拉電阻（可選）和施密特觸發(fā)器特性。
6. I/O 端口引腳：PA0 - PA3、PB0 - PB3、PC2 - PC4 等引腳可根據(jù)軟件控制配置為不同的輸入輸出模式，部分引腳還可用于特定功能，如 PB6/ARTIMin、PB7/ARTIMout 可作為 AR 定時(shí)器的輸入輸出引腳，PC2 - PC4 可作為 SPI 的數(shù)據(jù)輸入、輸出和時(shí)鐘引腳。

四、內(nèi)存映射

1. 程序空間：包含要執(zhí)行的指令、立即尋址模式指令所需的數(shù)據(jù)、保留的工廠測(cè)試區(qū)域和用戶向量，通過(guò) 12 位程序計(jì)數(shù)器寄存器（PC 寄存器）尋址。OTP 或 EPROM 器件的程序存儲(chǔ)器可通過(guò)選項(xiàng)字節(jié)中的“READOUT PROTECTION”選項(xiàng)進(jìn)行保護(hù)，防止外部讀取。
2. 數(shù)據(jù)空間：容納處理用戶程序所需的所有數(shù)據(jù)，包括 RAM 資源、處理器核心和外設(shè)寄存器，以及 OTP/EPROM 中的只讀數(shù)據(jù)（如常量和查找表）。數(shù)據(jù) ROM 物理上存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器中，數(shù)據(jù) RAM/EEPROM 在不同器件中的配置有所不同。
3. 堆?？臻g：由六個(gè) 12 位寄存器組成，用于堆棧子程序和中斷返回地址以及當(dāng)前程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容。
4. 數(shù)據(jù)窗口寄存器（DWR）：用于定位 64 字節(jié)的只讀數(shù)據(jù)窗口，可在程序存儲(chǔ)器中以 64 字節(jié)為步長(zhǎng)移動(dòng)。該寄存器為只寫寄存器，使用時(shí)需注意避免在中斷服務(wù)程序中更改其內(nèi)容。
5. 數(shù)據(jù) RAM/EEPROM 銀行寄存器（DRBR）：用于選擇所需的 64 字節(jié) RAM/EEPROM 銀行，同樣為只寫寄存器，使用時(shí)需注意一次只能設(shè)置一個(gè)銀行，避免在中斷服務(wù)程序中更改其內(nèi)容。
6. EEPROM 描述：EEPROM 位于數(shù)據(jù)空間的 64 字節(jié)頁(yè)面中，用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。通過(guò)數(shù)據(jù) RAM 銀行寄存器選擇后，由 EEPROM 控制寄存器（EECTL）控制。讀寫訪問(wèn)前需復(fù)位 EECTL 寄存器的 E20FF 位，編程時(shí)需設(shè)置 E2ENA 位。寫入模式有字節(jié)模式（BMODE）和并行模式（PMODE），并行模式可同時(shí)編程同一行的最多 8 個(gè)字節(jié)。

五、編程模式

1. 選項(xiàng)字節(jié)：兩個(gè)選項(xiàng)字節(jié)允許對(duì) MCU 進(jìn)行配置，其內(nèi)容在芯片復(fù)位激活時(shí)自動(dòng)讀取并啟用所選選項(xiàng)。只能在編程模式下訪問(wèn)，可通過(guò)自動(dòng)（從主設(shè)備復(fù)制）或選擇編程器的“OPTION BYTE PROGRAMMING”模式進(jìn)行訪問(wèn)。選項(xiàng)字節(jié)包含多個(gè)控制位，如 ADC 同步、NMI 上拉、LVD 復(fù)位、讀保護(hù)、外部停止模式控制等。
2. EPROM 擦除：帶窗口封裝的 MCU 的 EPROM 可通過(guò)暴露在紫外線下進(jìn)行擦除。建議使用波長(zhǎng)為 2537 ? 的短波長(zhǎng)紫外線，擦除的累積劑量至少為 15 W sec/cm2，使用功率為 (12000 mu W / cm^{2}) 的紫外燈時(shí)，擦除時(shí)間約為 15 至 20 分鐘，擦除時(shí) ST62E60C 應(yīng)放置在距燈管 2.5 cm（1 英寸）以內(nèi)。為防止在測(cè)試環(huán)境中意外擦除，建議用不透明標(biāo)簽覆蓋 MCU 封裝的窗口。

六、中央處理器

1. CPU 核心：ST6 器件的 CPU 核心獨(dú)立于 I/O 或內(nèi)存配置，通過(guò)內(nèi)部地址、數(shù)據(jù)和控制總線與片上 I/O、內(nèi)存和外設(shè)進(jìn)行通信。
2. CPU 寄存器
   • 累加器（A）：8 位通用寄存器，用于所有算術(shù)計(jì)算、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)操作，可在數(shù)據(jù)空間中作為地址為 FFh 的 RAM 位置進(jìn)行尋址。
   • 間接寄存器（X, Y）：用作數(shù)據(jù)空間中內(nèi)存位置的指針，可在數(shù)據(jù)空間中作為地址為 80h（X）和 81h（Y）的 RAM 位置進(jìn)行尋址，可通過(guò)多種尋址模式訪問(wèn)。
   • 短直接寄存器（V, W）：用于在短直接尋址模式下保存一個(gè)字節(jié)，可在數(shù)據(jù)空間中作為地址為 82h（V）和 83h（W）的 RAM 位置進(jìn)行尋址，可通過(guò)直接和位直接尋址模式訪問(wèn)。
   • 程序計(jì)數(shù)器（PC）：12 位寄存器，包含核心要處理的下一個(gè) ROM 位置的地址。如果程序空間超過(guò) 4096 字節(jié)，可使用程序銀行切換寄存器進(jìn)行尋址。PC 值在讀取當(dāng)前指令地址后遞增，可通過(guò)多種指令進(jìn)行更改。
   • 標(biāo)志（C, Z）：ST6 CPU 包括三對(duì)標(biāo)志（進(jìn)位和零），分別與正常模式、中斷模式和不可屏蔽中斷模式相關(guān)聯(lián)。

七、總結(jié)

ST6253C、ST6263C、ST6263B、ST6260C 和 ST6260B 這幾款 8 位 MCU 具有豐富的功能和特性，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。在電源、時(shí)鐘、存儲(chǔ)、I/O、定時(shí)器、A/D 轉(zhuǎn)換等方面都有出色的表現(xiàn)。同時(shí)，其內(nèi)存映射和編程模式也提供了一定的靈活性和安全性。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)中合理利用這些 MCU 的特性，能夠提高系統(tǒng)的性能和可靠性。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過(guò)使用這些 MCU 的特殊場(chǎng)景呢？歡迎分享交流。