ML610Q428/ML610Q429 8位微控制器：性能与应用解析

在电子设备不断发展的今天，微控制器作为核心部件，其性能和功能对于设备的整体表现起着至关重要的作用。今天我们要探讨的是 LAPIS Technology 公司的 ML610Q428 和 ML610Q429 这两款 8 位微控制器，它们集成了丰富的外设电路，适用于多种应用场景。

文件下载：ML610Q429-NNNTBZ03A7.pdf

公司变更说明

在 2020 年 10 月 1 日，LAPIS Semiconductor 实施了公司拆分，成立了 LAPIS Technology Co., Ltd.，并由 LAPIS Technology 承接了 LAPIS Semiconductor 的 LSI 业务。因此，文档中所有提及“LAPIS Semiconductor Co., Ltd.”“LAPIS Semiconductor”和“LAPIS”的地方，都应替换为“LAPIS Technology Co., Ltd.”，不过除公司名称、商标和标志外，产品相关文档并无其他变化。

产品概述

ML610Q428 和 ML610Q429 是高性能的 8 位 CMOS 微控制器，围绕 8 位 CPU nX - U8/100 集成了丰富的外设电路，如同步串口、UART、I2C 总线接口（主模式）、旋律驱动器、电池电量检测电路、RC 振荡型 A/D 转换器和 LCD 驱动器等。

CPU 性能

CPU nX - U8/100 采用 3 级流水线架构并行处理，能够在 1 指令 1 时钟模式下高效执行指令。其安装的 Flash ROM 作为程序存储器，可实现与掩膜 ROM 相当的低电压低功耗操作（读取操作），非常适合电池驱动的应用。同时，芯片还具备片上调试功能，方便进行程序调试和编程。

主要特性

1. CPU 特性
   • 8 位 RISC CPU（CPU 名称：nX - U8/100），指令系统为 16 位指令，包含多种指令集，如传输、算术运算、比较、逻辑运算、乘除、位操作、位逻辑运算、跳转、条件跳转、调用返回栈操作、算术移位等。
   • 具备片上调试功能，最小指令执行时间在不同系统时钟下有所不同，如在 32.768 kHz 系统时钟下为 30.5 µs，在 4.096 MHz 系统时钟下为 0.244 µs。
2. 内部存储器
   • 内部有 48KByte Flash ROM（24K×16 位），包含 1KByte 不可用的 TEST 区域。
   • 3KByte Data RAM（3072×8 位）和 1KByte 显示分配 RAM（1024×8 位），以及 192 字节的显示 RAM。
3. 中断控制器
   • 有 2 个不可屏蔽中断源（内部源 1 个，外部源 1 个）和 27 个可屏蔽中断源（内部源 19 个，外部源 8 个）。
4. 时间基准计数器
   • 低速时间基准计数器 1 通道，具备频率补偿功能，补偿范围约为 - 488ppm 至 + 488ppm，补偿精度约为 0.48ppm。
   • 高速时间基准计数器 1 通道。
   • 看门狗定时器具有不可屏蔽中断和复位功能，自由运行，溢出周期有 4 种可选（125ms、500ms、2s 和 8s）。
5. 定时器
   • 8 位×2 通道（可配置为 16 位），还有 1 kHz 定时器，具备 10 Hz/1 Hz 中断功能。
6. PWM
   • 分辨率为 16 位×3 通道。
7. 同步串口
   • 主/从模式可选，LSB 优先/MSB 优先可选，8 位长度/16 位长度可选，可使用定时器中断作为串行时钟。
8. UART
   • TXD/RXD 1 通道，可设置位长度、奇偶校验（奇偶校验、无校验）、停止位（1 位/2 位），正逻辑/负逻辑可选，内置波特率发生器。
9. I2C 总线接口
   • 仅支持主模式。
10. 旋律驱动器
    • 支持快速模式（400 kbps@4MHz）、标准模式（100 kbps@4MHz，50kbps@500kHz），音阶有 29 种（旋律声音频率：508 Hz 至 32.768 kHz），音调长度 63 种，节拍 15 种，蜂鸣器输出模式有 4 种，8 种频率，16 种占空比。
11. RC 振荡型 A/D 转换器
    • 24 位计数器，时分 2 通道。
12. 逐次逼近型 A/D 转换器
    • 12 位 A/D 转换器，输入 2 通道。
13. 通用端口
    • 不可屏蔽中断输入端口 1 通道，仅输入端口 10 通道（含二次功能），仅输出端口 3 通道（含二次功能），输入/输出端口在 ML610Q428 中有 14 通道（含二次功能），ML610Q429 中有 20 通道（含二次功能）。
14. LCD 驱动器
    • 支持点阵显示，ML610Q428 最大支持 1392 点（58 seg×24 com），1/1 至 1/24 占空比；ML610Q429 最大支持 512 点（64 seg×8 com），1/1 至 1/8 占空比。
    • 支持 1/3 或 1/4 偏置（内置偏置生成电路），帧频率可选（约 32Hz、64 Hz、73 Hz、85 Hz 和 102 Hz），偏置电压倍增时钟可选 8 种，对比度可调节（1/3 偏置：32 步，1/4 偏置：20 步），支持 LCD 驱动停止模式、LCD 显示模式、所有 LCD 开启模式和所有 LCD 关闭模式，还具备可编程显示分配功能（仅在 1/1~1/8 占空比时可用）。

复位与电源管理

1. 复位方式
   • 通过 RESET_N 引脚复位，上电时产生上电复位，检测到低速时钟振荡停止时复位，看门狗定时器（WDT）溢出时复位。
2. 电源电压检测功能
   • 判定电压有 16 个级别可选，判定精度为 ±2%（典型值）。
3. 时钟
   • 低速时钟采用晶体振荡（32.768 kHz），高速时钟有内置 RC 振荡（2M/500kHz）、内置 PLL 振荡（8.192 MHz ±2.5%）、晶体/陶瓷振荡（4.096 MHz）和外部时钟可选，可通过软件选择高速时钟模式。
4. 电源管理
   • HALT 模式：CPU 暂停指令执行，外设电路仍处于工作状态。
   • STOP 模式：停止低速振荡和高速振荡，CPU 和外设电路停止工作。
   • 时钟分频：可通过软件改变高速系统时钟频率（振荡时钟的 1/1、1/2、1/4 或 1/8），具备块控制功能，可对未使用的外设电路进行掉电（复位寄存器并停止时钟供应）。

产品型号与功能支持

ML610Q428 和 ML610Q429 有不同的封装和 ROM 类型，工作温度范围均为 - 20°C 至 70°C，具体型号包括 ML610Q428 - xxxWA、ML610Q429 - xxxWA（芯片形式）和 ML610Q428 - xxxTB、ML610Q429 - xxxTB（128 引脚塑料 TQFP 封装），其中“xxx”为 ROM 代码编号。

引脚配置与功能

文档详细给出了 ML610Q428 和 ML610Q429 的引脚配置图，包括 TQFP128 引脚布局和芯片尺寸信息。同时，还列出了引脚列表和引脚描述，每个引脚都有其主要功能、二次功能和三次功能，以及相应的输入/输出类型和逻辑特性。例如，RESET_N 引脚为复位输入引脚，低电平触发系统复位，内部连接有上拉电阻；XT0 和 XT1 引脚用于连接低速时钟晶体振荡器等。

主要差异点

ML610Q428 和 ML610Q429 在端口和 LCD 相关功能上存在一些差异：	Function	ML610Q428	ML610Q429
PORT0	P03 to P00	P07 to P00
PORTA	Nothing	PA5 to PA0
LCD COM	COM23 to COM0	COM7 to COM0
LCD SEG	SEG57 to SEG0	SEG63 to SEG0

电气特性

1. 绝对最大额定值
   • 给出了不同电源电压（VDD、VPP、VDDL、VDDX、VL1、VL2、VL3、VL4）、输入电压、输出电压、输出电流和功耗的最大额定值，以及存储温度范围。
2. 推荐工作条件
   • 包括工作温度范围（ - 20°C 至 70°C）、工作电压范围（1.1V 至 3.6V）、CPU 工作频率在不同电压下的范围，以及外部连接电容的推荐值。
3. 时钟生成电路工作条件
   • 规定了低速和高速晶体振荡的频率、等效串联电阻值以及外部电容的取值范围。
4. Flash ROM 工作条件
   • 在写入/擦除 Flash ROM 时，对工作温度、工作电压（VDD、VDDL、VPP）有特定要求，写入周期为 80 次，数据保留时间为 10 年。
5. 直流特性
   • 涵盖了各种时钟振荡频率、启动时间、复位脉冲宽度、电源电压和电流等参数的详细信息，以及不同引脚的输出电压、输入电流和电容等特性。
6. 交流特性
   • 包括外部中断、UART、同步串口、I2C 总线接口和 RC 振荡 A/D 转换器的相关特性，如中断禁用周期、波特率、时钟周期、脉冲宽度和延迟时间等。

测量电路与封装尺寸

文档还给出了测量电路的示意图，用于测试和验证芯片的各项性能指标。同时，提供了表面贴装型封装的尺寸信息，并提醒在回流焊安装时要注意芯片对热量和湿度的敏感性，建议在进行回流焊安装前与 ROHM 销售办公室联系，确定产品名称、封装名称、引脚数量、封装代码和期望的安装条件。

修订历史与注意事项

文档记录了产品文档的修订历史，包括不同版本的发布时间、修改内容等。同时，还给出了一些重要的注意事项，如产品信息可能会随时变更，使用产品时要采取安全措施以防止故障引发的人身伤害或火灾，应用电路和技术信息仅作为示例，使用产品时要遵守相关法律法规等。

总结

ML610Q428 和 ML610Q429 8 位微控制器凭借其丰富的外设电路、低功耗特性和良好的性能，适用于多种电池驱动的电子设备。电子工程师在设计相关产品时，可以根据具体需求选择合适的型号，并参考文档中的电气特性和引脚配置等信息，确保产品的稳定性和可靠性。在实际应用中，你是否遇到过类似微控制器的使用问题？你又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。