探索COP8CBR9/COP8CCR9/COP8CDR9 8位CMOS闪存微控制器

在电子设计领域，微控制器是众多项目的核心组件。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（TI）推出的COP8CBR9、COP8CCR9和COP8CDR9这三款8位CMOS闪存微控制器。

文件下载：COP8CBR9LVA8.pdf

一、产品概述

COP8CBR9、COP8CCR9和COP8CDR9是高度集成的COP8™特性核心设备，具备32k闪存存储器以及一系列先进特性，如虚拟EEPROM、A/D转换器、高速定时器、USART和掉电复位等。这款单芯片CMOS设备适用于需要全功能、可在系统内重新编程的控制器，且对大内存和低电磁干扰（EMI）有要求的应用场景。而且，它在开发、预生产和批量生产阶段都能使用一系列COP8软件和硬件开发工具。

主要特性

1. 存储器方面
   • 闪存程序存储器：拥有32k字节的闪存程序存储器，具备安全特性，还能利用闪存程序存储器实现虚拟EEPROM功能。
   • 随机存取存储器（RAM）：配备1k字节的易失性RAM。
2. 模拟数字转换：拥有10位逐次逼近型模拟数字转换器（最多16个通道），具备100%精确的模拟仿真能力。
3. 通信接口：带有片上波特率发生器的通用同步异步收发器（USART）。
4. 电源与编程：支持2.7V - 5.5V的系统内闪存编程，具有高耐久性（100k读写周期）和出色的数据保留能力（100年）。
5. 时钟与电源模式：采用双时钟操作，具备HALT/IDLE省电模式。
6. 定时器功能：拥有三个16位定时器，其中定时器T2和T3可高速运行（50ns分辨率），具备处理器独立PWM模式、外部事件计数器模式和输入捕获模式。
7. 复位与其他特性：部分型号（COP8CBR9/CCR9）具备掉电复位功能，还具有单电源操作（不同温度范围对应不同电压）、低辐射排放的安静设计、多输入唤醒及可选中断、MICROWIRE/PLUS（串行外设接口兼容）、时钟加倍功能、十三个多源向量中断服务、空闲定时器、8位堆栈指针、两个8位寄存器间接数据存储器指针、真正的位操作、看门狗和时钟监控逻辑、软件可选I/O选项、施密特触发器输入、高电流I/O等特性。

二、设备信息

1. 封装与引脚

这些微控制器提供多种封装形式，包括44和68引脚的PLCC、44引脚的WQFN、48和56引脚的TSSOP。不同封装的引脚功能有所不同，详细的引脚分配在文档中有明确说明。例如，在44引脚的WQFN封装中，L0引脚为I/O口，可作为多输入唤醒（MIWU）或低速振荡器输入；G0引脚为I/O口，可作为中断输入等。

2. 架构特点

• EMI降低：采用TI专利的EMI降低技术，包括低EMI时钟电路、渐进式开启输出驱动器（GTOs）和内部Icc平滑滤波器，能有效减少电磁干扰，相比传统设计可降低15 dB - 20 dB的EMI传输。
• 系统内编程与虚拟EEPROM：通过MICROWIRE/PLUS串行接口，可对闪存存储器进行擦除、编程和读取操作。同时，还能在RAM和闪存存储器之间复制数据块，实现虚拟EEPROM功能，用户可通过初始化非易失性变量并偶尔将其恢复到闪存存储器来模拟可变数量的EEPROM。
• 双时钟与时钟加倍：具备多功能时钟系统和两个振荡器电路，主振荡器最高可运行在10 MHz，次振荡器优化为32.768 kHz运行。用户可通过特定的转换序列在高速和低速振荡器之间切换执行，未使用的振荡器可关闭以降低功耗。CPU使用的时钟频率是所选振荡器频率的两倍（高速运行时最高20 MHz，低速运行时65.536 kHz）。
• 真正的系统内仿真：芯片具备片上仿真能力，用户可使用最终生产板和设备进行真正的系统内仿真，简化了软件在实际环境条件下的测试和评估。
• 架构设计：基于改进的哈佛架构，允许直接从程序存储器访问数据表，指令提取和内存数据传输可通过两级流水线重叠进行，提高了执行效率。同时，支持软件堆栈方案，方便用户进行多个子程序调用。
• 指令集：提供独特且代码高效的指令集，具有单字节/单周期代码执行、许多单字节多功能指令、位级控制、灵活的寄存器集等特点，能有效提高代码和I/O效率，加快代码执行速度，降低系统成本。

三、电气规格

1. 绝对最大额定值

• 电源电压（VCC）：最大7V。
• 任何引脚电压：-0.3V至VCC + 0.3V。
• VCC引脚总输入电流（源）：最大200 mA。
• GND引脚总输出电流（沉）：最大200 mA。
• 存储温度范围：-65°C至+140°C。
• ESD保护等级：2 kV（人体模型）。

2. 电气特性

直流电气特性（-40°C ≤ TA ≤ +85°C）

• 工作电压：2.7V - 5.5V。
• 电源上升时间：10 - 50 x 10⁶ ns。
• 电源纹波：峰峰值最大0.1 VCC。
• 电源电流：不同模式下的电源电流有所不同，例如高速模式下，CKI = 10 MHz、VCC = 5.5V、tC = 0.5 μs时，电源电流为13.2 mA；双时钟模式和低速模式下的电源电流也有相应规定。
• 掉电复位（BOR）特性：BOR功能的电源电流、高/低掉电跳闸电平也有明确数值。
• 输入输出特性：包括输入电平、内部偏置电阻、高阻输入泄漏、输入上拉电流、端口输入滞后、输出电流水平等参数都有详细规定。

交流电气特性（-40°C ≤ TA ≤ +85°C）

• 指令周期时间：根据不同的电源电压，指令周期时间有所不同，如4.5V ≤ VCC ≤ 5.5V时，指令周期时间为0.5 μs；2.7V ≤ VCC < 4.5V时，指令周期时间为1.5 μs。
• 闪存存储器操作时间：闪存存储器页面擦除时间和大规模擦除时间也有相应规定。
• 通信接口参数：如MICROWIRE/PLUS在从模式下的频率、设置时间、保持时间、输出传播延迟，以及USART的位时间和CKX频率等。
• 输入输出脉冲宽度：包括中断输入、定时器输入输出等的脉冲宽度要求。

A/D转换器电气特性（-40°C ≤ TA ≤ +85°C，单端模式）

• 分辨率：10位。
• 线性度：DNL（微分非线性）和INL（积分非线性）在不同电源电压和温度范围内有相应的规定。
• 误差参数：包括偏移误差、增益误差等。
• 输入特性：输入电压范围、模拟输入泄漏电流、模拟输入电阻、模拟输入电容等。
• 转换特性：转换时钟周期、转换时间（包括采样保持时间）、AVCC上的工作电流等。

直流电气特性（-40°C ≤ TA ≤ +125°C）

在较高温度范围内，工作电压、电源上升时间、电源纹波、电源电流、HALT电流、空闲电流、BOR功能电源电流等参数也有相应的规定。

四、总结

COP8CBR9、COP8CCR9和COP8CDR9微控制器凭借其丰富的功能、出色的性能和灵活的架构，为电子工程师提供了一个强大的解决方案。无论是在低功耗应用、模拟信号处理还是通信接口设计方面，都能满足不同项目的需求。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用场景和要求，合理选择封装形式、配置电气参数，充分发挥这些微控制器的优势。同时，要注意其绝对最大额定值和电气特性，确保设备的安全可靠运行。大家在使用这些微控制器时，有没有遇到过一些特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。