AT90CAN32/64/128：高性能8位微控制器的技术剖析

在嵌入式控制应用领域，一款合适的微控制器往往能起到事半功倍的效果。今天，我们就来深入探讨一下Atmel公司推出的AT90CAN32、AT90CAN64和AT90CAN128这三款8位微控制器。

文件下载：AT90CAN128-16AJ.pdf

整体概述

这三款微控制器硬件和软件相互兼容，主要区别在于内存大小。它们基于AVR增强型RISC架构，具有低功耗的CMOS特性。通过在单个时钟周期内执行强大的指令，能够实现接近每MHz 1 MIPS的吞吐量，这使得系统设计师可以在功耗和处理速度之间进行优化。

关键特性

高性能、低功耗的AVR架构

• 指令系统：具备133条强大的指令，大多数指令可在单个时钟周期内执行。32个8位通用工作寄存器和外设控制寄存器，配合完全静态的操作模式，为高效运算提供了有力支撑。
• 处理能力：在16 MHz的时钟频率下，最高可实现16 MIPS的吞吐量，片上还集成了2周期乘法器，进一步提升了运算能力。

非易失性程序和数据存储器

• Flash存储器：提供32K/64K/128K字节的系统内可重编程Flash，具备10,000次的写入/擦除周期耐久性。还设有可选的引导代码区，有独立的锁定位，引导大小可选择1K字节、2K字节、4K字节或8K字节。支持通过片上引导程序进行系统内编程，如CAN、UART等接口，且具备真正的边读边写操作能力。
• EEPROM和SRAM：分别有1K/2K/4K字节的EEPROM（耐久性为100,000次写入/擦除周期）和2K/4K/4K字节的内部SRAM，同时还提供高达64K字节的可选外部存储空间。此外，还有编程锁保障软件安全。

JTAG接口

该接口符合IEEE std. 1149.1标准，具备边界扫描功能，可用于对Flash（硬件ISP）、EEPROM、锁定和熔丝位进行编程，同时还提供广泛的片上调试支持。

CAN控制器

通过ISO 16845认证，具备CAN 2.0A和2.0B协议。拥有15个完整的消息对象，每个对象都有独立的标识符标签和掩码，支持发送、接收、自动回复和帧缓冲接收模式。在8 MHz的时钟频率下，最大传输速率可达1Mbits/s，还具备时间戳、TTC和监听模式（监听或自动波特率）。

丰富的外设功能

• 定时器/计数器：包括多个不同类型的定时器/计数器，如8位同步定时器/计数器-0、8位异步定时器/计数器-2以及双16位同步定时器/计数器-1和3，具备多种功能，如预分频、外部事件计数、输出比较或PWM输出等。
• ADC：8通道、10位SAR ADC，有8个单端通道、7个差分通道以及2个可编程增益为1x、10x或200x的差分通道。
• 其他外设：片上模拟比较器、面向字节的两线串行接口、双可编程串行USART、主/从SPI串行接口等。

特殊特性

• 电源管理：具备上电复位和可编程的欠压检测功能，内部校准的RC振荡器保证了稳定的时钟源。
• 中断和睡眠模式：拥有8个外部中断源，支持5种睡眠模式，包括空闲模式、ADC降噪模式、省电模式、掉电模式和待机模式，可根据不同的应用场景灵活选择，以降低功耗。
• 时钟和I/O：软件可选择时钟频率，全局上拉禁用功能增加了设计的灵活性。提供53个可编程I/O线，封装形式有64引脚的TQFP和64引脚的QFN。

工作条件

工作电压范围为2.7 - 5.5V，工作温度适用于工业级环境（-40°C至 +85°C），最大频率在2.7V时为8 MHz，在4.5V时为16 MHz。

产品对比

设备	Flash	EEPROM	RAM
AT90CAN32	32K字节	1K字节	2K字节
AT90CAN64	64K字节	2K字节	4K字节
AT90CAN128	128K字节	4K字节	4K字节

从这些数据可以看出，不同型号在存储容量上有所差异，工程师可以根据实际项目需求（如代码大小、数据存储量等）来选择合适的型号。

引脚配置与描述

引脚配置

提供了TQFP和QFN两种64引脚的封装形式，并详细给出了每个引脚的具体排列和功能。例如，TQFP封装中各引脚的位置和复用功能，以及QFN封装中引脚的分布和中心焊盘的连接要求等。

引脚描述

对各个引脚的功能进行了详细说明，如VCC为数字电源电压，GND为接地，不同的端口（Port A - Port G）具有双向I/O功能，部分引脚还具备特殊功能，如作为模拟输入、JTAG接口引脚等。RESET引脚用于复位，XTAL1和XTAL2用于连接振荡器等。

寄存器总结

文档中列出了大量的寄存器信息，包括寄存器的地址、名称、各位的功能以及对应的参考页码。这些寄存器涵盖了CAN控制器、定时器/计数器、USART、SPI等各个功能模块，工程师在进行编程时需要根据具体需求对这些寄存器进行配置和操作。

订购与封装信息

订购信息

提供了不同型号的订购代码、速度、电源供应、封装、操作范围和产品标记等信息。例如，AT90CAN32 - 16AI的速度为16 MHz，电源供应范围是2.7 - 5.5V，封装为A2 64，适用于工业级温度范围（-40°C至 +85°C）。

封装信息

详细介绍了A2 64（64引脚薄型塑料鸥翼式四方扁平封装）、Z64 - 1（64引脚QFN，外露裸片连接焊盘）和Z64 - 2（64引脚QFN，外露裸片连接焊盘）三种封装的尺寸和相关参数，同时给出了TQFP64和QFN64封装的详细图纸和尺寸公差等信息。

总结

AT90CAN32/64/128微控制器凭借其高性能、低功耗、丰富的外设和存储资源，为嵌入式控制应用提供了一个高度灵活且经济高效的解决方案。无论是在工业自动化、智能家居还是其他领域，都能找到它们的用武之地。工程师在设计过程中，需要根据具体的项目需求，合理选择型号、配置引脚和寄存器，以充分发挥这些微控制器的优势。大家在实际应用中是否遇到过类似微控制器的选型和使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。