Freescale半导体QFN封装迁移及MC9S08SH8芯片详解

一、QFN封装迁移概述

Freescale半导体发布了关于新QFN封装迁移的附录文件（Document Number: QFN_Addendum Rev. 0, 07/2014）。此次迁移主要是因为部分封装从金线过渡到铜线，导致98A外壳轮廓编号发生变化。

文件下载：MC9S08SH4CWJ.pdf

新旧封装对比

文档提供了旧（金线）封装与新（铜线）封装的对比表格，例如MC68HC908JW32的48 QFN封装，原文档编号为98ARH99048A，现变为98ASA00466D；MC9RS08LA8的48 QFN封装，原编号98ARL10606D，现也变为98ASA00466D 。工程师若需查看新图纸，可前往Freescale.com搜索设备的新98A封装编号。对于QFN封装的使用更多信息，可参考EB806文档。

二、MC9S08SH8芯片介绍

（一）芯片特性

1. 中央处理器：采用8位HCS08中央处理器单元（CPU），具备40 - MHz HCS08 CPU，支持HC08指令集并新增BGND指令，可支持多达32个中断/复位源。
2. 片上内存：FLASH可在全工作电压和温度范围内进行读取、编程和擦除操作，同时具备随机存取存储器（RAM）。
3. 节能模式：拥有两种极低功耗停止模式、降低功耗等待模式，以及可用于运行、等待和停止模式的极低功耗实时中断。
4. 时钟源选项：有振荡器（XOSC）和内部时钟源（ICS）两种选择。XOSC为环路控制皮尔斯振荡器，支持31.25 kHz至38.4 kHz或1 MHz至16 MHz的晶体或陶瓷谐振器；ICS内部时钟源模块包含由内部或外部参考控制的锁频环（FLL），内部参考的精确微调可实现0.2%的分辨率和2%的温度及电压偏差，支持2 MHz至20 MHz的总线频率。
5. 系统保护：具备看门狗计算机正常运行（COP）复位功能，可选择从专用1 - kHz内部时钟源或总线时钟运行；有带复位或中断的低压检测功能，可选择跳闸点；具备非法操作码检测和非法地址检测并复位功能，以及FLASH块保护功能。
6. 开发支持：提供单线程背景调试接口，具备断点功能，允许在在线调试期间设置单个断点（片上调试模块还有另外两个断点），片上在线仿真（ICE）调试模块包含两个比较器和九种触发模式，有8级深度FIFO用于存储流程变化地址和仅事件数据，调试模块支持标签和强制断点。
7. 外设
   • ADC：12通道、10位分辨率、2.5 μs转换时间，具备自动比较功能、温度传感器和内部带隙参考通道，可在stop3模式下运行。
   • ACMP：模拟比较器，可选择在比较器输出的上升、下降或任一边缘产生中断，可与固定内部带隙参考电压进行比较，输出可选择路由到TPM模块，也可在stop3模式下运行。
   • SCI：全双工非归零（NRZ），支持LIN主扩展中断生成、LIN从扩展中断检测，可在活动边缘唤醒。
   • SPI：全双工或单线程双向，具备双缓冲发送和接收功能，支持主或从模式，可选择MSB优先或LSB优先移位。
   • IIC：最高100 kbps，支持最大总线负载，支持多主操作，可编程从地址，中断驱动逐字节数据传输，支持广播模式和10位寻址。
   • MTIM：8位模计数器，带8位预分频器和溢出中断。
   • TPMx：两个2通道定时器PWM模块（TPM1, TPM2），每个通道可选择输入捕获、输出比较或缓冲边缘或中心对齐PWM。
   • RTC：8位模数计数器，带二进制或十进制预分频器，可使用外部时钟源实现精确时基、日期时间、日历或任务调度功能，片上低功耗振荡器（1 kHz）可在无外部组件的情况下实现循环唤醒，可在所有MCU模式下运行。
8. 输入/输出：有17个通用I/O引脚（GPIOs）和1个仅输出引脚，8个中断引脚可选择极性，PTB[5:2]和PTC[3:0]具备组合输出选项，所有输入引脚具备迟滞和可配置上拉设备，所有输出引脚可配置压摆率和驱动强度。
9. 封装选项：提供24 - QFN、20 - TSSOP、20 - SOIC、20 - PDIP、16 - TSSOP、8 - SOIC等多种封装。

（二）数据手册修订历史

Revision Number	Revision Date	Description of Changes
0.01	3/08/2006	Initial review copy
1	11/2007	Updated Electricals and incorporated revisions from Project sync issues: 2394, 2600, 2601, and 2764.
2	3/2008	Corrected SPI module to be version 3. Incorporated fixes for Project Sync issues: 2394, 2600, 2601, 2764, 3237, and 3279, as well as, ADC Temperature Sensor issues 3331 and 3335. Adjusted Features page leading and fixed minor grammatical errors. Added 20 - SOIC package option for the C temp only. Corrected package drawing number for 24 - QFN.
3	6/2008	Added ICS over Termperature graph to Electricals. Resolved final TBDs.

（三）芯片各章节内容概述

1. 设备概述：介绍了MC9S08SH8系列设备、MCU框图和系统时钟分布。
2. 引脚和连接：包括设备引脚分配、推荐系统连接，如电源、振荡器、复位、背景/模式选择以及通用I/O和外设端口等。
3. 操作模式：涵盖运行模式、活动背景模式、等待模式和停止模式（Stop3、Stop2），以及停止模式下的片上外设模块情况。
4. 内存：包含MC9S08SH8内存映射、复位和中断向量分配、寄存器地址和位分配、RAM、FLASH（特性、编程和擦除时间、寄存器和控制位等）以及安全相关内容。
5. 复位、中断和系统控制：介绍了MCU复位、计算机正常运行（COP）看门狗、中断、低压检测（LVD）系统以及相关寄存器和控制位。
6. 并行输入/输出控制：涉及端口数据和数据方向、上拉、压摆率和驱动强度、组合输出、引脚中断、停止模式下的引脚行为以及并行I/O和引脚控制寄存器。
7. 中央处理器单元（S08CPUV2）：包含介绍、程序员模型和CPU寄存器、寻址模式、特殊操作以及HCS08指令集总结。
8. 模拟比较器5 - V（S08ACMPV2）：介绍了配置信息、外部信号描述、内存映射和功能描述。
9. 模数转换器（S08ADCV1）：包括通道分配、外部信号描述、寄存器定义和功能描述。
10. 内部时钟源（S08ICSV2）、内部集成电路（S08IICV2）、模定时器（S08MTIMV1）、实时计数器（S08RTCV1）、串行通信接口（S08SCIV4）、串行外设接口（S08SPIV3）、定时器脉冲宽度调制器（S08TPMV3）、开发支持等章节也分别对相应模块进行了详细介绍。

三、总结

Freescale半导体的QFN封装迁移反映了其在封装技术上的改进，而MC9S08SH8芯片凭借其丰富的特性和功能，适用于多种应用场景。电子工程师在设计过程中，可根据实际需求参考这些文档，合理选择封装和芯片，同时要关注芯片的修订历史，确保使用最新的设计参数。大家在实际应用中，是否遇到过类似封装迁移或芯片特性利用的问题呢？欢迎在评论区分享交流。