PIC16F17576：面向混合信号与传感器应用的高集成度微控制器

科技观察员 2025-09-28 505

描述

Microchip Technology PIC16F175x低功耗8位微控制器 (MCU) 旨在为多种嵌入式应用提供高性能和高能效。该系列Microchip PIC16F175x MCU配备集成运算放大器、高速10位模数转换器 (ADC)、10位脉宽调制器 (PWM) 和比较器。这些MCU能够实现精确的模拟信号调理、电机控制和电源转换。凭借灵活的核心无关外设和低功耗模式，这些设备非常适合用于工业自动化、传感器接口、照明控制和便携式设备。紧凑的占位面积和模拟集成减少了外部元器件的数量，简化了设计并降低了系统成本。

数据手册：

*附件：PIC16F17576 系列14，44引脚微控制器.pdf

*附件：PIC16F17556，76 全功能28，40引脚微控制器.pdf

特性

芯体
- 转为C语言编译器优化的RISC架构
- 运行速度
  - 直流至32MHz时钟输入
  - 最小指令时间：125ns
- 16级深度硬件堆栈
- 小电流上电复位 (POR)
- 可配置上电延时定时器 (PWRT)
- 欠压复位 (BOR)
- 低功耗掉电重置 (LPBOR)
- 窗口看门狗定时器 (WWDT)
存储器
- 高达28KB程序闪存
- 高达2KB数据SRAM存储器
- 高达256字节数据EEPROM存储器
- 内存访问分区 (MAP)功能，程序闪存被分区为：
  - 应用方框
  - 启动块
  - 存储区闪存 (SAF) 模块
- 可编程代码和写保护
- 设备信息区域 (DIA) 存储器
  - 固定电压基准 (FVR) 测量数据
  - Microchip唯一标识符 (MUI)
- 设备特性信息 (DCI) 存储器
  - 编程/擦除行尺寸
  - 引脚数详情
- 直接、间接和相对寻址模式
工作
- 电压范围：1.8 V至5.5 V
- 温度范围
  - 工业级温度范围：-40°C至+85°C
  - -40 °C至+125 °C（扩展范围）
数字外设
- 2个捕获/比较/PWM (CCP) 模块
  - 用于捕获/比较模式的16位分辨率
  - 用于PWM模式的10位分辨率
- 2个脉冲宽度调制器 (PWM)
  - 16位分辨率
  - 独立脉冲输出
  - ERS输入
- 4个可配置逻辑单元 (CLC)，集成组合逻辑和顺序逻辑
- 1个互补波形生成器 (CWG)
  - 上升和下降边缘死区控制
  - 全桥、半桥、单通道驱动
  - 多个信号源
  - 可编程死区
  - 故障关断输入
- 1个可配置8/16位定时器 (TMR0)
- 2个16位定时器 (TMR1/3)，带栅极控制
- 多达3个8位定时器（TMR2/4/6），带硬件极限定时器（HLT）
- 1个数字控制振荡器
  - 可实现真正的线性频率控制和更高的频率分辨率
  - 输入时钟高达64MHz
- 带存储器扫描功能的可编程CRC
  - 用于故障安全运行（如Class B）的可靠数据/程序存储器监控
  - 对程序闪存的任意部分计算32位CRC
- 2个增强型通用同步异步接收器发送器 (EUSART)
  - 与RS-232、RS-485和LIN兼容
  - 启动时自动唤醒
- 2个主机同步串行端口 (MSSP)
  - 串行外设接口 (SPI) 模式，芯片选择同步
  - 内部集成电路（I^2^C）模式，7/10位寻址模式
- 外设引脚选择 (PPS) 使能数字I/O引脚映射
- 设备I/O端口
  - 多达35个I/O引脚
  - 1个仅输入引脚
  - 单独I/O方向、开漏、输入阈值、转换速度和弱上拉控制
  - 在多达25个引脚上实现变化中断 (IOC)
  - 1个外部中断引脚
封装选项
- 14引脚PDIP、SOIC和TSSOP
- 20引脚PDIP、SOIC、SSOP和QFN
- 28引脚SPDIP、SSOP和VQFN
- 40引脚PDIP和QFN
- 44引脚TQFP
模拟外设
- 带计算功能的差分模数转换器 (ADCC)
  - 采样率高达300ksps
  - 12位分辨率
  - 最多可接入35个外部输入通道
  - 7个内部输入通道
  - 内部ADC振荡器 (ADCRC)
  - 在睡眠模式下工作
  - 可选的自动转换触发器源
- 2个10位数模转换器 (DAC)
  - 在最多2个I/O引脚上提供缓冲输出
  - 与ADC、运算放大器和比较器内部连接
- 1个高速比较器 (CMP1)
  - 可配置功率模式，以实现更快的响应时间 (50ns) 或更低功耗的运行
  - 多种迟滞选择
  - 最多4个外部输入
  - 可配置输出极性
  - 通过外设引脚选择外部输出
- 1个低功耗比较器 (CMPLP1)
  - 可选择输入共模范围，包括轨至轨
  - 工作电流低
  - 最多4个外部输入
  - 可配置输出极性
  - 通过外设引脚选择外部输出
- 最多4个运算放大器
  - 利用内部电阻器梯形网络实现可编程增益
  - 自动输入失调电压校准
- 2个固定电压基准 (FVR)
  - 可选择1.024V、2.048V和4.096V输出电平
  - FVR1内部连接到ADC
  - FVR2内部连接到比较器和DAC
- 低功耗电压基准（VREFLP，仅限 PIC16F17556/76）
  - 额定输出为1.024V
  - 独立6位DAC
节能功能
- 待机模式 - CPU和外设以不同的循环速率运行（通常CPU的循环速率较低）
- 空闲模式 - CPU停止运行，而外设保持运行
- 睡眠模式
  - 最低功耗的模式
  - 在执行模数转换 (ADC) 时降低系统电气噪声
- 外设模块禁用 (PMD) - 能够选择性地禁用硬件模块，以最大限度地减少未使用外设的有效功耗
- 模拟外设管理器 - 用于使用模拟外设的应用，可根据需要将
  模拟外设打开和关闭，从而优化功耗，此外，还可使用专用定时器资源来单独优化内核。
- 低功率模式
  - 睡眠模式 - 在3V/+25°C下典型电流为<900na（启用wdt），在3v><>
  - 工作电流 - 在32kHz、3V/+25°C下典型值为48µA，在4MHz、5V/+25°C下典型值为<>
时钟结构
- 高精度内部振荡器模块 (HFINTOSC)
  - 可选择频率最高可达32MHz
  - 校准时误差为±2%
  - HFINTOSC可实现主动时钟调整以提高精度
- 内部31kHz振荡器 (LFINTOSC)
- 外部32kHz辅助振荡器 (SOSC)
- 外部高频时钟输入
  - 3个晶体/谐振器模式
  - 2个外部时钟 (EC) 电源模式
  - 4个可用于外部源的PLL
- 故障安全时钟监控器可在外部时钟源停止时实现运行恢复
- 振荡器启动定时器 (OST) 确保晶振源的稳定性
编程/调试
- 通过2个引脚进行电路内串行编程™ (ICSP™)
- 通过2个引脚进行电路内调试 (ICD)，支持3个断点
- 集成芯片上调试

框图

微控制器

PIC16F17576：面向混合信号与传感器应用的高集成度微控制器

引言

随着物联网、工业控制和便携式设备对高精度模拟功能与低功耗要求的不断提升，Microchip推出的PIC16F17576系列微控制器凭借其丰富的模拟外设和高灵活性，成为实现混合信号处理和传感器节点的理想选择。该系列器件提供从14引脚到44引脚的多种封装选项，适用于空间受限且功能需求复杂的应用场景。

核心特性概览

PIC16F17576系列具备以下突出特点：

高性能模拟外设 ：
- 12位差分ADC带计算功能（ADCC），最高300 ksps采样率
- 两个10位DAC，支持内部连接至ADC、运放和比较器
- 最多四个可编程增益运算放大器（OPA）
- 两个比较器（一个高速、一个低功耗）
数字外设与通信能力 ：
- 8位信号路由端口（SRP），实现数字外设间内部互联
- 两个EUSART、两个MSSP（支持I²C/SPI）
- 四个可配置逻辑单元（CLC）、互补波形发生器（CWG）
- 数控振荡器（NCO）、硬件限制定时器（HLT）
低功耗与电源管理 ：
- 工作电压范围：1.8V至5.5V
- 支持多种省电模式（Doze、Idle、Sleep）
- Sleep模式下功耗可低至600 nA（WDT关闭）
存储器配置 ：
- 最高28 KB Flash程序存储器
- 2 KB RAM、256字节EEPROM
- 存储器分区支持（应用块、引导块、存储区Flash）

模拟外设的集成优势

PIC16F17576的模拟外设集成为传感器信号调理和实时控制提供了极大便利。例如：

ADC with Computation（ADCC） 可在转换过程中执行数学运算（如求平均、阈值比较），减轻CPU负担。
运算放大器 可通过内部电阻阶梯实现可编程增益，支持差分信号放大。
模拟外设管理器（APM） 可独立控制模拟模块的启停，优化功耗。

灵活的数字功能与互联

通过信号路由端口（SRP） 和 外设引脚选择（PPS） ，用户可在不占用外部引脚的情况下实现外设之间的内部连接。这不仅减少了PCB布局复杂度，也提升了系统的抗干扰能力。

开发与调试支持

支持在线串行编程（ICSP）和在线调试（ICD）
具备窗口看门狗定时器（WWDT）和故障安全时钟监视器（FSCM）
提供丰富的参考代码和应用笔记，加速开发进程

典型应用场景

传感器接口（温度、压力、光照等）
实时控制系统（电机控制、电源管理）
便携式医疗设备、智能仪表
物联网终端节点

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