富士通MB95160MA系列8位單片機(jī)的特性與應(yīng)用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，單片機(jī)作為核心控制元件，其性能和功能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。今天我們來深入了解富士通的MB95160MA系列8位單片機(jī)，探討它的特性、引腳分配、使用注意事項(xiàng)以及編程方法等方面。

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一、產(chǎn)品概述

MB95160MA系列是通用型單芯片微控制器，采用CMOS工藝，擁有緊湊的指令集和豐富的外設(shè)功能。F2MC是富士通靈活微控制器的縮寫，該系列基于F2MC - 8FX CPU核心，具備優(yōu)化的控制器指令集，適用于各種控制應(yīng)用場景。

二、產(chǎn)品特性

（一）CPU核心特性

• 指令集優(yōu)化：專門為控制器優(yōu)化的指令集，包含乘法和除法指令、16位算術(shù)運(yùn)算、位測試分支指令和位操作指令等，提高了控制運(yùn)算的效率。
• 時(shí)鐘系統(tǒng)：擁有主時(shí)鐘、主PLL時(shí)鐘、子時(shí)鐘和子PLL時(shí)鐘，為不同的工作模式提供靈活的時(shí)鐘支持。

（二）外設(shè)功能

1. 定時(shí)器
   • 8/16位復(fù)合定時(shí)器×2通道，可用于間隔定時(shí)器、PWC定時(shí)器、PWM定時(shí)器和輸入捕獲。
   • 8/16位PPG×2通道和16位PPG×1通道，提供多種波形輸出功能。
   • 時(shí)基定時(shí)器×1通道和看門狗預(yù)分頻器×1通道，用于系統(tǒng)的定時(shí)和監(jiān)控。
2. 通信接口
   • LIN - UART×1通道，支持LIN功能，可進(jìn)行時(shí)鐘異步（UART）或時(shí)鐘同步（SIO）串行數(shù)據(jù)傳輸，具備全雙工雙緩沖。
   • UART/SIO×1通道，同樣支持異步和同步串行數(shù)據(jù)傳輸，全雙工雙緩沖。
   • I2C×1通道，內(nèi)置喚醒功能，方便與其他設(shè)備進(jìn)行通信。
3. 中斷功能：外部中斷×8通道，可通過邊緣檢測（上升沿、下降沿或雙邊沿）觸發(fā)，用于從低功耗（待機(jī)）模式中恢復(fù)。
4. A/D轉(zhuǎn)換器：8/10位A/D轉(zhuǎn)換器×8通道，可選擇8位或10位分辨率，滿足不同的模擬信號(hào)采集需求。
5. LCD控制器：支持32 SEG×4 COM（最大128像素），具備閃爍功能，適用于顯示應(yīng)用。
6. 低功耗模式：包括停止模式、睡眠模式、看門模式和時(shí)基定時(shí)器模式，降低系統(tǒng)功耗。
7. I/O端口：最大端口數(shù)為52個(gè)，包括通用I/O端口（N - ch開漏）2個(gè)和通用I/O端口（CMOS）50個(gè)，可編程輸入電壓電平，支持汽車輸入電平、CMOS輸入電平和滯后輸入電平。
8. Flash內(nèi)存安全功能：僅適用于Flash內(nèi)存產(chǎn)品，可保護(hù)Flash內(nèi)存的內(nèi)容。

三、產(chǎn)品陣容

該系列包含多個(gè)型號(hào)，如MB95168MA、MB95F168MA、MB95F168NA和MB95F168JA等，不同型號(hào)在ROM容量、RAM容量、復(fù)位輸出、時(shí)鐘系統(tǒng)、低電壓檢測復(fù)位、CPU功能等方面存在差異。例如，MB95168MA為Mask ROM產(chǎn)品，而MB95F168MA為60 Kbytes的Flash內(nèi)存產(chǎn)品。

四、振蕩穩(wěn)定等待時(shí)間

主時(shí)鐘振蕩穩(wěn)定等待時(shí)間的初始值固定為最大值，約為4.10 ms（主振蕩時(shí)鐘為4 MHz時(shí)）。

五、封裝與對(duì)應(yīng)產(chǎn)品

提供多種封裝形式，如FPT - 64P - M23、FPT - 64P - M24和BGA - 224P - M08等，不同型號(hào)對(duì)應(yīng)不同的封裝。

六、產(chǎn)品差異與選型注意事項(xiàng)

（一）評(píng)估產(chǎn)品使用注意

評(píng)估產(chǎn)品不僅具備MB95160MA系列的功能，還支持F2MC - 8FX家族多個(gè)系列和型號(hào)的軟件開發(fā)。但需要注意，MB95160MA系列未使用的外設(shè)資源I/O地址被訪問禁止，對(duì)這些地址的讀寫操作可能導(dǎo)致硬件或軟件出現(xiàn)意外故障。同時(shí)，評(píng)估產(chǎn)品禁止地址的讀取值與Flash內(nèi)存產(chǎn)品或Mask ROM產(chǎn)品不同，程序中不應(yīng)使用這些值。

（二）內(nèi)存空間差異

評(píng)估產(chǎn)品的內(nèi)存量可能與Flash內(nèi)存和Mask ROM產(chǎn)品不同，軟件開發(fā)時(shí)需仔細(xì)檢查實(shí)際使用型號(hào)的內(nèi)存差異。

（三）電流消耗

Flash內(nèi)存產(chǎn)品的電流消耗比Mask ROM產(chǎn)品多。

（四）封裝

不同封裝的信息可參考相關(guān)文檔。

（五）工作電壓

評(píng)估產(chǎn)品、Flash內(nèi)存產(chǎn)品和Mask ROM產(chǎn)品的工作電壓不同，具體可參考電氣特性文檔。

七、引腳分配與描述

該系列單片機(jī)的引腳具有多種功能，如AVCC為A/D轉(zhuǎn)換器電源引腳，P14/PPG0為通用I/O端口，同時(shí)與16位PPG ch.0輸出共享等。不同引腳的I/O電路類型也有所不同，包括A、B、B’、G、H、I、M、R、S等類型，每種類型具有不同的特性和應(yīng)用場景。

八、使用注意事項(xiàng)

（一）防止閂鎖

使用時(shí)要確保不超過最大電壓額定值，避免在輸入和輸出引腳（除中高耐壓引腳外）施加高于VCC或低于VSS的電壓，以及在VCC引腳和VSS引腳之間施加高于額定電壓的電壓，否則可能導(dǎo)致CMOS IC發(fā)生閂鎖，損壞元件。

（二）穩(wěn)定電源電壓

電源電壓應(yīng)保持穩(wěn)定，電源電壓的突然變化可能導(dǎo)致系統(tǒng)在Vcc電源電壓的保證工作范圍內(nèi)出現(xiàn)故障。原則上，要將Vcc紋波（p - p值）在商用頻率范圍（50/60 Hz）內(nèi)的變化控制在標(biāo)準(zhǔn)Vcc值的10%以內(nèi)，并抑制電壓變化，使瞬態(tài)變化率在電源切換等瞬間變化時(shí)不超過0.1 V/ms。

（三）外部時(shí)鐘使用注意

即使使用外部時(shí)鐘，在電源復(fù)位、從子時(shí)鐘模式或停止模式喚醒時(shí)，仍需要振蕩穩(wěn)定等待時(shí)間。

（四）串行通信

串行通信可能因噪聲等原因接收錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，因此在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)要避免噪聲，并在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的處理，如應(yīng)用校驗(yàn)和，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)重新傳輸數(shù)據(jù)。

九、引腳連接注意事項(xiàng)

（一）未使用引腳處理

未使用的輸入引腳應(yīng)通過至少2 kΩ的電阻上拉或下拉，未使用的輸入/輸出引腳可設(shè)置為輸出模式并懸空，或設(shè)置為輸入模式按未使用輸入引腳處理，未使用的輸出引腳應(yīng)使其懸空。

（二）電源引腳

對(duì)于具有多個(gè)VCC或VSS引腳的產(chǎn)品，要將相同電位的引腳連接到外部電源和地線，以降低電磁輻射水平，防止因接地電平上升導(dǎo)致選通信號(hào)異常，并符合總輸出電流額定值。同時(shí)，在設(shè)備附近的VCC和VSS引腳之間連接約0.1 μF的陶瓷旁路電容。

（三）模式引腳（MOD）

將MOD引腳直接連接到VCC或VSS，為防止設(shè)備因噪聲意外進(jìn)入測試模式，要在印刷電路板布局時(shí)盡量減小MOD引腳到VCC或VSS的距離，并提供低阻抗連接。

（四）C引腳

使用陶瓷電容或具有等效頻率特性的電容，VCC引腳的旁路電容電容值應(yīng)高于CS，具體連接可參考相關(guān)圖表。

（五）模擬電源

始終將AVCC和VCC引腳設(shè)置為相同電位，當(dāng)VCC > AVCC時(shí)，電流可能通過AN00至AN07引腳。即使不使用A/D轉(zhuǎn)換器，也要將AVCC = VCC和AVSS = AVR = VSS連接，并在設(shè)備附近的AVCC和AVSS引腳之間連接約0.1 μF的陶瓷旁路電容，以防止AVCC引腳的噪聲影響精度。

十、Flash內(nèi)存微控制器編程

（一）支持的并行編程器和適配器

不同封裝對(duì)應(yīng)不同的適配器型號(hào)和并行編程器，如FPT - 64P - M23封裝適用TEF110 - 95F168HPMC適配器，并行編程器為AF9708（Ver 02.35G或更高版本）。具體信息可聯(lián)系Flash Support Group, Inc.獲取。

（二）扇區(qū)配置

Flash內(nèi)存的各個(gè)扇區(qū)對(duì)應(yīng)CPU訪問和并行編程器編程的地址，如60 Kbytes的Flash內(nèi)存，CPU地址為1000H - FFFF H，編程器地址為11000H - 1FFFF H。

（三）編程方法

1. 將并行編程器的類型代碼設(shè)置為17222。
2. 將程序數(shù)據(jù)加載到編程器地址11000H至1FFFFH。
3. 使用并行編程器進(jìn)行編程。

十一、CPU核心

（一）內(nèi)存空間

MB95160MA系列的內(nèi)存空間為64 Kbytes，由I/O區(qū)域、數(shù)據(jù)區(qū)域和程序區(qū)域組成，還包括通用寄存器和向量表等專用區(qū)域。

（二）寄存器

該系列有CPU中的專用寄存器和內(nèi)存中的通用寄存器兩種類型。專用寄存器包括程序計(jì)數(shù)器（PC）、累加器（A）、臨時(shí)累加器（T）、索引寄存器（IX）、額外指針（EP）、堆棧指針（SP）和程序狀態(tài)（PS）等。通用寄存器為8位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，位于內(nèi)存的寄存器組中，最多可使用32個(gè)寄存器組，當(dāng)前使用的寄存器組由寄存器組指針（RP）指定。

綜上所述，富士通MB95160MA系列8位單片機(jī)以其豐富的功能、靈活的配置和低功耗特性，為電子工程師在各種控制應(yīng)用中提供了一個(gè)強(qiáng)大而可靠的選擇。在設(shè)計(jì)過程中，我們需要充分了解其特性和使用注意事項(xiàng)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。大家在實(shí)際應(yīng)用中遇到過哪些關(guān)于該系列單片機(jī)的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。