COP8CFE9 8位CMOS閃存微控制器：特性、電氣參數(shù)與設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)
COP8CFE9 8位CMOS閃存微控制器：特性、電氣參數(shù)與設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)
在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，微控制器是眾多應(yīng)用的核心組件。今天我們來深入探討National Semiconductor推出的COP8CFE9 8位CMOS閃存微控制器，這款產(chǎn)品具備諸多先進(jìn)特性，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。
文件下載：COP8CFE9HLQ9.pdf
一、產(chǎn)品概述
COP8CFE9是一款高度集成的COP8?特性核心設(shè)備，擁有8k閃存內(nèi)存，具備虛擬EEPROM、A/D和高速定時(shí)器等先進(jìn)功能。它是單芯片CMOS設(shè)備，適合需要全功能、系統(tǒng)內(nèi)可重新編程的大內(nèi)存且低EMI的控制器應(yīng)用。無論是開發(fā)階段、預(yù)生產(chǎn)階段還是批量生產(chǎn)階段，都可搭配一系列COP8軟硬件開發(fā)工具使用。
產(chǎn)品參數(shù)
| 設(shè)備 | 閃存程序內(nèi)存（字節(jié)） | RAM（字節(jié)） | 欠壓電壓 | I/O引腳 | 封裝 | 溫度范圍 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| COP8CFE9 | 8k | 256 | 無欠壓 | 37, 39 | 44 LLP, 44 PLCC, 48 TSSOP | -40?C至 +85?C、-40?C至 +125?C |
二、產(chǎn)品特性
關(guān)鍵特性
- 閃存程序內(nèi)存：8k字節(jié)閃存程序內(nèi)存，具備安全特性，可提供可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和保護(hù)。
- 虛擬EEPROM：利用閃存程序內(nèi)存實(shí)現(xiàn)虛擬EEPROM功能，具有高耐久性，讀寫循環(huán)可達(dá)100k次，數(shù)據(jù)保留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)100年。
- RAM：256字節(jié)易失性RAM，滿足數(shù)據(jù)處理和臨時(shí)存儲(chǔ)需求。
- A/D轉(zhuǎn)換器：10位逐次逼近模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，最多支持16個(gè)通道，具備100%精確模擬仿真能力。
- 電源可編程性：2.7V - 5.5V系統(tǒng)內(nèi)閃存可編程性，方便進(jìn)行程序更新和配置。
- 電源模式：具備HALT/IDLE省電模式，可有效降低功耗。
- 定時(shí)器：兩個(gè)16位定時(shí)器，其中定時(shí)器T2可高速運(yùn)行（分辨率50 ns），支持處理器獨(dú)立PWM模式、外部事件計(jì)數(shù)器模式和輸入捕獲模式。
- 高電流I/O：部分引腳（B0 - B3）在0.3V時(shí)可提供10 mA電流，其他引腳在1.0V時(shí)可提供10 mA電流，滿足不同負(fù)載驅(qū)動(dòng)需求。
其他特性
- 單電源操作：在不同溫度范圍下，支持2.7V - 5.5V（-40?C至 +85?C）和4.5V - 5.5V（-40?C至 +125?C）的單電源操作。
- 低輻射設(shè)計(jì)：采用安靜設(shè)計(jì)，降低輻射發(fā)射，減少電磁干擾。
- 多輸入喚醒：支持多輸入喚醒，并可選擇中斷功能，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。
- 串行接口：具備MICROWIRE/PLUS（串行外設(shè)接口兼容），方便與其他設(shè)備進(jìn)行通信。
- 中斷服務(wù)：支持九個(gè)多源向量中斷服務(wù)，包括外部中斷、空閑定時(shí)器T0、兩個(gè)定時(shí)器（各有2個(gè)中斷）、MICROWIRE/PLUS串行外設(shè)接口、多輸入喚醒和軟件陷阱等。
- 空閑定時(shí)器：具備可編程中斷間隔的空閑定時(shí)器，可靈活控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。
- 寄存器和指針：8位堆棧指針SP（堆棧位于RAM中），兩個(gè)8位寄存器間接數(shù)據(jù)內(nèi)存指針，支持真正的位操作。
- 看門狗和時(shí)鐘監(jiān)控：具備看門狗和時(shí)鐘監(jiān)控邏輯，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。
- I/O選項(xiàng)：軟件可選I/O選項(xiàng)，包括三態(tài)輸出/高阻抗輸入、推挽輸出和弱上拉輸入，方便進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和配置。
- 施密特觸發(fā)器輸入：I/O端口采用施密特觸發(fā)器輸入，增強(qiáng)抗干擾能力。
三、架構(gòu)與指令集優(yōu)勢(shì)
架構(gòu)特點(diǎn)
COP8家族基于改進(jìn)的哈佛架構(gòu)，允許直接從程序內(nèi)存訪問數(shù)據(jù)表。這種架構(gòu)在現(xiàn)代基于微控制器的應(yīng)用中非常重要，因?yàn)槌绦騼?nèi)存通常是ROM或EPROM，而數(shù)據(jù)內(nèi)存通常是RAM。通過兩階段流水線，指令提取和內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸可以重疊，在執(zhí)行當(dāng)前指令時(shí)從程序內(nèi)存中提取下一條指令，提高了執(zhí)行效率，這是馮·諾依曼單地址總線架構(gòu)所不具備的優(yōu)勢(shì)。
指令集優(yōu)勢(shì)
- 單字節(jié)/單周期代碼執(zhí)行：大多數(shù)指令為單字節(jié)指令，占用最少的程序空間，且多數(shù)指令為單周期執(zhí)行，執(zhí)行時(shí)間短。77%的指令是單字節(jié)單周期，提高了代碼和I/O效率，加快了代碼執(zhí)行速度。
- 單字節(jié)多功能指令：采用許多單字節(jié)多功能指令，一個(gè)指令可完成多個(gè)功能，如DRSZ、DCOR、JID、LD（加載）和X（交換）等指令，還支持后遞增和后遞減操作，甚至可同時(shí)執(zhí)行多達(dá)三個(gè)功能。
- 位級(jí)控制：對(duì)微控制器的許多I/O端口提供位級(jí)控制，可靈活設(shè)置、復(fù)位和測(cè)試數(shù)據(jù)內(nèi)存地址空間中的任何單個(gè)位，包括內(nèi)存映射I/O端口和相關(guān)寄存器，有助于簡(jiǎn)化布局并節(jié)省電路板空間。
- 寄存器集：三個(gè)內(nèi)存映射指針處理寄存器間接尋址和軟件堆棧指針功能，內(nèi)存數(shù)據(jù)指針可在數(shù)據(jù)移動(dòng)指令（LOAD/EXCHANGE）中選擇后遞增或后遞減操作。15個(gè)內(nèi)存映射寄存器可幫助設(shè)計(jì)師優(yōu)化特定指令的精確實(shí)現(xiàn)。
四、電氣特性
絕對(duì)最大額定值
| 參數(shù) | 值 |
|---|---|
| 接地引腳總電流（灌電流） | 200 mA |
| 存儲(chǔ)溫度范圍 | -65?C至 +140?C |
| ESD保護(hù)等級(jí) | 2 kV（人體模型） |
不同溫度范圍下的電氣特性
-40?C至 +85?C
| 參數(shù) | 條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 工作電壓 | 2.7 | 5.5 | V | |||
| 電源上升時(shí)間 | 10 | 50 x 10^6 | ns | |||
| 電源紋波 | 峰 - 峰 | 0.1 VCC | V | |||
| 電源電流 | CKI = 10 MHz, VCC = 5.5V, tC = 0.5 μs | 11.5 | mA | |||
| CKI = 3.33 MHz, VCC = 4.5V, tC = 1.5 μs | 5 | mA | ||||
| HALT電流（禁用BOR） | VCC = 5.5V, CKI = 0 MHz | < 2 | 10 | μA | ||
| 空閑電流 | CKI = 3.33 MHz, VCC = 4.5V, tC = 1.5 μs | 0.8 | mA | |||
| 編程時(shí)電源電流 | VCC = 5.0V, tC = 0.5 μs | 26 | mA | |||
| 輸入電平 | 邏輯高 | 0.8 VCC | V | |||
| 邏輯低 | 0.16 VCC | V | ||||
| 內(nèi)部偏置電阻 | 0.3 | 1.0 | 2.5 | MΩ | ||
| 高阻輸入泄漏電流 | VCC = 5.5V | -0.5 | +0.5 | μA | ||
| 輸入上拉電流 | VCC = 5.5V, VIN = 0V | -50 | -210 | μA | ||
| 端口輸入滯后 | 0.25 VCC | V | ||||
| 輸出電流 | B0 - B3輸出（弱上拉模式） | VCC = 4.5V, VOH = 3.8V | -10 | μA | ||
| VCC = 2.7V, VOH = 1.8V | -5 | μA | ||||
| B0 - B3輸出（推挽模式） | VCC = 4.5V, VOH = 4.2V | -10 | mA | |||
| VCC = 2.7V, VOH = 2.4V | -6 | mA | ||||
| B0 - B3輸出（推挽模式，灌電流） | VCC = 4.5V, VOL = 0.3V | 10 | mA | |||
| VCC = 2.7V, VOL = 0.3V | 6 | mA | ||||
| 其他引腳（弱上拉模式） | VCC = 4.5V, VOH = 3.8V | -10 | μA | |||
| VCC = 2.7V, VOH = 1.8V | -5 | μA | ||||
| 其他引腳（推挽模式） | VCC = 4.5V, VOH = 3.8V | -7 | mA | |||
| VCC = 2.7V, VOH = 1.8V | -4 | mA | ||||
| 其他引腳（推挽模式，灌電流） | VCC = 4.5V, VOL = 1.0V | 10 | mA | |||
| VCC = 2.7V, VOL = 0.4V | 3.5 | mA | ||||
| 允許的每引腳灌電流和拉電流 | 20 | mA（B0 - B3） | ||||
| 15 | mA（其他） | |||||
| 三態(tài)泄漏電流 | VCC = 5.5V | -0.5 | +0.5 | μA | ||
| 無閂鎖最大輸入電流 | ± 200 | mA | ||||
| RAM保留電壓（HALT模式） | 2.0 | V | ||||
| 輸入電容 | 7 | pF | ||||
| 強(qiáng)制從引導(dǎo)ROM執(zhí)行的G6電壓 | G6上升時(shí)間必須慢于100 ns | 2 x VCC | VCC + 7 | V | ||
| G6上升時(shí)間 | 100 | ns | ||||
| G6輸入電流（輸入 > VCC） | VIN = 11V, VCC = 5.5V | 500 | μA | |||
| 閃存數(shù)據(jù)保留時(shí)間 | 25?C | 100 | 年 | |||
| 閃存擦除/寫入周期數(shù) | 10^5 | 周期 |
-40?C至 +125?C
| 參數(shù) | 條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 工作電壓 | 4.5 | 5.5 | V | |||
| 電源上升時(shí)間 | 10 | 50 x 10^6 | ns | |||
| 電源紋波 | 峰 - 峰 | 0.1 VCC | V | |||
| 電源電流 | CKI = 10 MHz, VCC = 5.5V, tC = 0.5 μs | 12.4 | mA | |||
| CKI = 3.33 MHz, VCC = 4.5V, tC = 1.5 μs | 5.5 | mA | ||||
| HALT電流（禁用BOR） | VCC = 5.5V, CKI = 0 MHz | < 4 | 40 | μA | ||
| 空閑電流 | CKI = 10 MHz, VCC = 5.5V, tC = 0.5 μs | 1.9 | mA | |||
| 編程時(shí)電源電流 | VCC = 5.0V, tC = 0.5 μs | 26 | mA | |||
| 輸入電平 | 邏輯高 | 0.8 VCC | V | |||
| 邏輯低 | 0.16 VCC | V | ||||
| 內(nèi)部偏置電阻 | 0.3 | 1.0 | 2.5 | MΩ | ||
| 高阻輸入泄漏電流 | VCC = 5.5V | -3 | +3 | μA | ||
| 輸入上拉電流 | VCC = 5.5V, VIN = 0V | -40 | -250 | μA | ||
| 端口輸入滯后 | 0.25 VCC | V | ||||
| 輸出電流 | B0 - B3輸出（弱上拉模式） | VCC = 4.5V, VOH = 3.8V | -9 | μA | ||
| B0 - B3輸出（推挽模式） | VCC = 4.5V, VOH = 4.2V | -9 | mA | |||
| B0 - B3輸出（推挽模式，灌電流） | VCC = 4.5V, VOL = 0.3V | 9 | mA | |||
| 其他引腳（弱上拉模式） | VCC = 4.5V, VOH = 3.8V | -9 | μA | |||
| 其他引腳（推挽模式） | VCC = 4.5V, VOH = 3.8V | -6.3 | mA | |||
| 其他引腳（推挽模式，灌電流） | VCC = 4.5V, VOL = 1.0V | 9 | mA | |||
| 允許的每引腳灌電流和拉電流 | 15 | mA（B0 - B3） | ||||
| 12 | mA（其他） | |||||
| 三態(tài)泄漏電流 | VCC = 5.5V | -3 | +3 | μA | ||
| 無閂鎖最大輸入電流 | ± 200 | mA | ||||
| RAM保留電壓（HALT模式） | 2.0 | V | ||||
| 輸入電容 | 7 | pF | ||||
| 強(qiáng)制從引導(dǎo)ROM執(zhí)行的G6電壓 | G6上升時(shí)間必須慢于100 ns | 2 x VCC | VCC + 7 | V | ||
| G6上升時(shí)間 | 100 | ns | ||||
| G6輸入電流（輸入 > VCC） | VIN = 11V, VCC = 5.5V | 500 | μA |
A/D轉(zhuǎn)換器電氣特性
-40?C至 +85?C
| 參數(shù) | 條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 分辨率 | 10 | 位 | |||
| DNL | VCC = 5V | ± 1 | LSB | ||
| DNL | VCC = 3V | ± 1 | LSB | ||
| INL | VCC = 5V | ± 2 | LSB | ||
| INL | VCC = 3V | ± 4 | LSB | ||
| 偏移誤差 | VCC = 5V | ± 1.5 | LSB | ||
| 偏移誤差 | VCC = 3V | ± 2.5 | LSB | ||
| 增益誤差 | VCC = 5V | ± 1.5 | LSB | ||
| 增益誤差 | VCC = 3V | ± 2.5 | LSB | ||
| 輸入電壓范圍 | 2.7V ≤ VCC < 5.5V | 0 | VCC | V | |
| 模擬輸入泄漏電流 | 0.5 | μA | |||
| 模擬輸入電阻 | 6k | Ω | |||
| 模擬輸入電容 | 7 | pF | |||
| 轉(zhuǎn)換時(shí)鐘周期 | 4.5V ≤ V |
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