PIC18F24/25Q24微控制器技术解析与应用指南

科技观察员 2025-10-10 378

描述

Microchip Technology PIC18F24/25Q24微控制器是PIC18-Q24微控制器系列28/40/44/48引脚器件的一部分，用于传感器接口、实时控制和通信应用。PIC18F24Q24具有16KB内存、1KB数据SRAM和512B EEPROM。同时，PIC18F25Q24具有32KB内存、2KB数据SRAM和512B EEPROM。该器件具有24个I/O引脚，包括四个由V ~~DDIO~~ ^2^ 供电的MVIO引脚。

数据手册：*附件：Microchip Technology PIC18F24，25Q24 微控制器数据手册.pdf

Microchip PIC18F24/25Q24微控制器还具有用于处理中断的具有固定延迟的向量中断控制器、系统总线仲裁器、直接内存访问（DMA）功能、支持异步收发器（UART）、支持异步DMX-512、数字可寻址照明接口（DALI®）和本地互连网络（LIN）协议、串行外设接口（SPI）和I^2^C。此外，该系列还包括内存访问分区（MAP）和设备信息区（DIA）等内存功能，可存储工厂校准值，帮助提高温度传感器的精度。

特性

多电压I/O (MVIO)
- MVIO供电引脚支持在1.62V至5.5V电压范围内工作
- 该域与主VDD 电压电平无关
- 通过可编程跳变点在附加电压域上进行电压监控
编程和调试接口禁用（PDID），可以禁用ICSP接口，以防止外部存储器访问或修改
向量中断（VI）功能－中断响应时间更短
- 可选择的高/低优先级
- 可编程矢量表基础地址
- 固定中断延迟：3个指令周期
- 向后兼容以前的中断功能
内存访问分区（MAP），程序闪存可分为：
- 应用方框
- 启动块
- 带SAFLOCK的存储区域闪存（SAF）模块，可防止修改
编程和调试
- 编程和调试接口禁用（PDID）
- 经由2个引脚实现在线串行编程™（ICSP™）
- 电路内调试 (ICD)（通过2个引脚提供3个断点）
- 片上集成调试
4个带计算功能的直接内存访问（DMA）控制器模数转换器（ADCC）：
- 10位ADC，计算速率高达300ksps
- 多达30个外部通道
- 在平均、滤波器计算、过采样和阈值比较等输入信号上具有自动数学功能
- 在睡眠模式下工作
- 5个内部模拟通道
- 支持硬件电容分压器（CVD）：自动触摸采样，减小软件尺寸/CPU使用
8位数模转换器 (DAC)：
- 2个I/O引脚上提供缓冲输出
- 与ADC和比较器的内部连接
2个高速比较器:（CMP）
- 可配置功率与速度模式
- 可配置输出极性
- 通过外设引脚选择外部输出
2个零交叉检测（ZCD），检测引脚上的交流信号何时接地
3个16位双PWM提供6个PWM输出
电压基准：
- 固定电压基准，1.024V、2.048V和4.096V输出电平
- 内部连接ADC、比较器和DAC
UART，硬件支持LIN/DMX
- 兼容DMA
- 异步UART、RS-232、RS-485兼容
- 可编程1、1.5和2停止位
2个SPI模块：
- 可配置长度字节
- 任意长度数据包
- 无接收发射和无发射接收选项
- 传输字节计数器
- 独立发射和接收缓冲器，具有2字节FIFO和DMA功能
2个I^2^C模块，兼容SMBus和PMBus™：
- 7位和10位寻址模式，具有地址屏蔽模式
- 专用地址、发射/接收缓冲器和DMA功能
- I^2^C、SMBus 2.0/3.0和1.8V输入电平选择
- 多主器件模式，包括自寻址
设备信息区（DIA）存储：
- 温度指示器出厂校准数据
- 固定电压基准测量数据
- Microchip唯一标识符
低功率模式
- 睡眠： < 1μA（3V时典型值）和最低功耗
- 打盹模式：CPU和外设以不同的周期速率运行（通常CPU更低）
- 空闲：外设运行时CPU停止
外设模块禁用（PMD），可选择性地禁用硬件模块，最大限度地降低未使用外设的有源功耗
器件I/O端口特性：
- 24个I/O引脚，包括4个MVIO引脚，由V~~DDIO~~ ^2^ （PIC18F24/25/26Q24）供电
- 35个I/O引脚，包括12个MVIO引脚，由V~~DDIO~~ ^2^ （PIC18F45/46Q24）供电
- 43个I/O引脚，包括12个MVIO引脚，由V~~DDIO~~ ^2^ （PIC18F55/56Q24）供电
- MVIO引脚支持1.62V至5.5V电压范围
- 独立可编程I/O方向、开漏、压摆率和弱上拉控制
- 使用LV-TTL输入缓冲器在所有I/O引脚上设有低压接口
- 大多数引脚上的变化中断
- 3个可编程外部中断引脚

框图

传感器接口

PIC18F24/25Q24微控制器技术解析与应用指南

一、产品概述与核心特性

Microchip Technology的PIC18F24/25Q24系列是28引脚低功耗高性能微控制器，采用先进的XLP技术，专为传感器接口、实时控制和通信应用而设计。该系列产品具有以下显著特性：

‌多电压I/O(MVIO)接口‌：允许部分I/O引脚工作在不同于微控制器主电压域的电压水平
‌增强型代码保护功能‌：
- 可禁用编程和调试接口(PDID)
- 存储区闪存(SAF)一次性编程能力
‌丰富的模拟外设‌：
- 10位带计算功能的模数转换器(ADCC)，最高300ksps采样率
- 8位信号路由端口模块
- 高/低电压检测(HLVD)
- 高速模拟比较器(CMP)

二、内存架构与分区管理

PIC18F24/25Q24采用改良的哈佛架构，提供灵活的内存管理方案：

程序闪存分区

‌应用区块‌：存储用户固件，默认分配全部程序闪存空间
‌引导区块‌：可选区域，适合存储引导加载程序，大小通过BBSIZE配置位可调
‌ 存储区闪存(SAF) ‌：数据存储专用区，不可执行代码，位于内存末端

内存保护机制

‌写保护‌：通过WRTAPP、WRTSAF等配置位实现不同区域的写保护
‌代码保护‌：CP配置位控制整个程序存储器的读取保护
‌安全锁定‌：SAFLOCK配置位使SAF区域变为一次性可编程

三、关键外设功能解析

1. 多电压I/O系统(MVIO)

MVIO接口允许部分I/O引脚(4个在28引脚版本)由独立的VDDIO2供电(1.62V至5.5V)，包含：

专用低电压检测电路
中断功能
与主电压域完全隔离的操作

2. 增强型模拟外设

‌10位ADCC转换器‌：

支持30个外部通道和9个内部通道
硬件电容分压器(CVD)支持，简化触摸传感设计
自动数学功能(平均、滤波、阈值比较)

‌ 互补波形发生器(CWG) ‌：

上升/下降沿死区控制
全桥、半桥和单通道驱动模式
多种信号源选择

3. 通信接口

‌双I2C模块‌：支持标准/快速/快速+模式(最高1MHz)
‌双SPI模块‌：可配置数据包长度，带DMA支持
‌双UART模块‌：
- 支持LIN、DALI、DMX-512协议
- 异步UART、RS-232/485兼容

四、开发实践指南

1. 最小系统连接要求

所有VDD和VSS引脚必须连接，推荐每个电源对使用0.1μF去耦电容
MCLR引脚配置：典型连接为10kΩ上拉电阻串联100-470Ω保护电阻
振荡器电路应靠近MCU引脚放置，周围使用接地铜箔隔离

2. 编程与调试接口

ICSP接口使用两个专用引脚(ICSPCLK和ICSPDAT)
开发完成后可通过ICSPDIS配置位永久禁用编程接口
代码保护状态下仍可通过内部NVM接口访问内存

3. 低功耗设计技巧

多种省电模式：Doze、Idle、Sleep
外设模块禁用(PMD)功能：可单独关闭未使用外设以降低功耗
典型Sleep电流：<1μA @3V
工作电流：48μA @32kHz,3V

五、应用设计注意事项

‌未使用I/O处理‌：应配置为输出并驱动至低电平，或通过1kΩ-10kΩ电阻下拉
‌中断设计‌：
- 向量中断控制器(VIC)提供固定延迟(3指令周期)
- 支持127级硬件堆栈
- 可编程优先级(高/低两级)
‌时序关键应用‌：
- 内部振荡器精度±1%(校准后)
- 带主动时钟调谐功能
- 64MHz最大工作频率(62.5ns指令周期)

六、安全特性与产品保护

‌增强代码保护‌：
- 可选择禁用ICSP接口(PDID)
- 存储区闪存(SAF)锁定功能
- 防止未经授权的固件读取
‌唯一标识‌：
- 出厂预编程的Microchip唯一标识符(MUI)
- 可选客户定制外部标识符(EUI)
‌安全存储‌：
- 设备信息区(DIA)存储工厂校准数据
- 配置信息区(DCI)包含器件特性参数

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