Microchip PIC18F26/46/56Q83 低功耗高性能 MCU 技术解析

描述

Microchip Technology PIC1826/46/56-Q83低功耗高性能微控制器 (MCU) 采用28/40/44/48引脚器件,适合用于许多汽车和工业应用。该产品系列中有许多通信外设。其中包括控制器局域网 (CAN)、串行外设接口 (SPI)、内部集成电路 (I^2^C) 和两个通用异步接收器发射器 (UART)。这些能够处理各种用于智能应用的有线和无线(使用外部模块) 通信协议。该功能与内核独立外设 (CIP) 集成功能相结合,可实现针对电机控制、电源、传感器、信号和用户界面应用的各种功能。Microchip Technology PIC1826/46/56-Q83还包括一个带计算和情景切换扩展的12位模数转换器 (ADC),可实现自动信号分析以降低应用的复杂性。

数据手册:*附件:Microchip Technology PIC1826,46,56-Q83低功耗高性能MCU数据手册.pdf

特性

  • 微控制器特性
    • C编译器优化的RISC架构
    • 运行速度
      • 直流 - 64MHz 时钟输入
      • 最小指令周期:62.5ns
    • 八个直接内存访问 (DMA) 控制器
    • 向量中断功能
    • 128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BOR (LPBOR) 选项
    • 窗口看门狗定时器 (WWDT)
  • 存储器
    • 高达128KB程序闪存
    • 高达13KB数据SRAM存储器
    • 1024字节数据EEPROM
    • 内存访问分区(程序闪存可分为)
      • 应用方框
      • 启动块
      • 存储区域闪存 (SAF) 块
    • 可编程代码保护和写保护
    • 设备信息区 (DIA)
    • 器件特性信息 (DCI) 区域
    • 直接、间接和相对寻址模式
  • 工作电压范围
    • 1.8V至5.5V
  • 温度范围
    • 工业:-40°C至85°C
    • 扩展温度范围:-40°C至125°C
  • 数字外设
    • 四个16位脉宽调制器 (PWM)
    • 三个16位定时器 (TMR0/1/3)
    • 三个8位定时器 (TMR2/4/6),带硬件限制定时器 (HLT)
    • 两个通用定时器 (TMRU16A/16B)
    • 八个可配置逻辑单元 (CLC)
    • 三个互补波形发生器 (CWG)
    • 三个捕获/比较/PWM (CCP) 模块
    • 三个数控振荡器 (NCO)
    • 信号测量定时器 (SMT)
    • 数据信号调制器 (DSM)
    • 带存储器扫描功能的可编程CRC
    • CAN模块
    • 五个UART模块
    • 两个SPI模块
    • 一个I^2^C模块,兼容SMBus、PMBus™
    • 外设引脚选择 (PPS)
  • 模拟外设
    • 带计算和情景切换功能的模数转换器
    • 8位数模转换器 (DAC)
    • 2个比较器 (CMP)
    • 零交叉检测 (ZCD)
    • 电压基准
  • 时钟结构
    • 高精度内部振荡器块 (HFINTOSC)
    • 32kHz低功耗内部振荡器 (LFINTOSC)
    • 外部32kHz晶体振荡器 (SOSC)
    • 外部高频振荡器块
    • 故障安全时钟监控器
    • 振荡器起动定时器 (OST)
  • 编程/调试特性
    • 经由两个引脚进行在线串行编程™(ICSP™)
    • 经由两个引脚通过三个断点进行在线调试 (ICD)
    • 片上集成调试

框图

低功耗

Microchip PIC18F26/46/56Q83 低功耗高性能 MCU 技术解析

一、概述

Microchip 推出的 PIC18F26Q83、PIC18F46Q83 和 PIC18F56Q83 是基于 PIC18 架构的 8 位微控制器,具备低功耗、高性能和丰富的外设集成能力。该系列器件适用于汽车电子、工业控制、传感器接口、电机控制等多种智能应用场景。

其核心特点包括:

  • XLP 超低功耗技术 ,睡眠模式下典型电流低于 1 μA;
  • 最高 64 MHz 运行频率 ,指令周期最短 62.5 ns;
  • 丰富的通信接口 :CAN、SPI、I²C、多路 UART;
  • 12 位 ADC 带计算与上下文切换 ,支持自动化信号分析;
  • 8 个 DMA 控制器 ,支持高效数据传输;
  • 128 级硬件堆栈 ,支持向量中断与快速上下文切换。

二、存储器结构

1. 程序存储器(Program Flash Memory)

  • 最大 128 KB 程序存储空间;
  • 支持分区: 应用程序块、引导块、存储区闪存(SAF)
  • 支持代码保护和写保护机制;
  • 可通过 NVM 控制器 实现运行时自编程。

2. 数据存储器

  • 最大 13 KB SRAM
  • 1024 字节 EEPROM ,支持单字节读写;
  • 支持 Access Bank 机制,实现快速寄存器访问。

3. 存储器分区与保护

用户可通过配置位将程序存储器划分为:

  • Boot Block :用于存储引导程序,可独立写保护;
  • Application Block :用户主程序区;
  • Storage Area Flash (SAF) :用于数据存储,不可执行代码。

三、系统架构与性能

1. CPU 与指令集

  • 基于 PIC18 RISC 架构 ,支持直接、间接、相对寻址;
  • 集成 8×8 硬件乘法器 ,支持单周期完成 8 位乘法;
  • 支持 扩展指令集 (通过 XINST 配置位启用);
  • 128 级硬件堆栈 ,支持中断和调用指令的快速响应。

2. 系统仲裁器(System Arbiter)

支持多主设备(如 DMA、扫描器、CPU)对存储器的访问优先级配置,用户可灵活分配 ISR、主程序与外设的访问权限,实现最优实时性能。


四、外设集成

1. 通信接口

  • CAN 2.0B :支持多 FIFO、事件队列和过滤机制;
  • 5 路 UART :支持 LIN、DMX、DALI 等协议;
  • 2 路 SPI1 路 I²C (兼容 SMBus/PMBus);
  • 所有数字外设支持 PPS(外设引脚选择) ,灵活映射 I/O 功能。

2. 模拟外设

  • 12 位 ADC ,最多 43 个外部通道,支持自动计算(如平均、滤波、阈值比较);
  • 8 位 DAC ,输出可连接至 ADC 或比较器;
  • 2 路比较器零交叉检测(ZCD)固定电压参考(FVR)
  • 支持 电容分压(CVD) ,适用于触摸传感应用。

3. 定时器与 PWM

  • 多个 16 位/8 位定时器,支持硬件限位(HLT);
  • 4 路 16 位 PWM ,支持双输出、对齐模式可调;
  • 信号测量定时器(SMT) :24 位精度,支持时间、周期、占空比测量;
  • 数值控制振荡器(NCO) :提供高精度频率生成。

4. 可配置逻辑单元(CLC)

  • 8 个 CLC 模块,支持组合逻辑与时序逻辑;
  • 可实现自定义逻辑功能,减少 CPU 干预。

五、低功耗特性

该系列器件专为低功耗应用设计:

  • Doze 模式 :CPU 与外围设备以不同频率运行;
  • Idle 模式 :CPU 停止,外设继续运行;
  • Sleep 模式 :最低功耗状态,典型电流 < 1 μA;
  • 外设模块禁用(PMD) :可独立关闭未使用的外设以节省功耗。

六、开发与调试支持

  • ICSP™ 接口 :支持两线制在线串行编程;
  • 在线调试(ICD) :支持三个断点;
  • JTAG 边界扫描 :适用于板级测试;
  • CRC 自检 :支持启动时内存完整性检查。

七、应用场景

  • 电机驱动与控制
  • 电源管理与转换
  • 传感器信号处理
  • 人机接口(HMI)
  • 工业通信网关(CAN、RS485)
  • 消费电子与物联网终端设备
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