AT90CAN32/64/128：高性能8位微控制器的技術(shù)剖析

在嵌入式控制應(yīng)用領(lǐng)域，一款合適的微控制器往往能起到事半功倍的效果。今天，我們就來(lái)深入探討一下Atmel公司推出的AT90CAN32、AT90CAN64和AT90CAN128這三款8位微控制器。

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整體概述

這三款微控制器硬件和軟件相互兼容，主要區(qū)別在于內(nèi)存大小。它們基于AVR增強(qiáng)型RISC架構(gòu)，具有低功耗的CMOS特性。通過(guò)在單個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行強(qiáng)大的指令，能夠?qū)崿F(xiàn)接近每MHz 1 MIPS的吞吐量，這使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以在功耗和處理速度之間進(jìn)行優(yōu)化。

關(guān)鍵特性

高性能、低功耗的AVR架構(gòu)

• 指令系統(tǒng)：具備133條強(qiáng)大的指令，大多數(shù)指令可在單個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行。32個(gè)8位通用工作寄存器和外設(shè)控制寄存器，配合完全靜態(tài)的操作模式，為高效運(yùn)算提供了有力支撐。
• 處理能力：在16 MHz的時(shí)鐘頻率下，最高可實(shí)現(xiàn)16 MIPS的吞吐量，片上還集成了2周期乘法器，進(jìn)一步提升了運(yùn)算能力。

非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

• Flash存儲(chǔ)器：提供32K/64K/128K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可重編程Flash，具備10,000次的寫(xiě)入/擦除周期耐久性。還設(shè)有可選的引導(dǎo)代碼區(qū)，有獨(dú)立的鎖定位，引導(dǎo)大小可選擇1K字節(jié)、2K字節(jié)、4K字節(jié)或8K字節(jié)。支持通過(guò)片上引導(dǎo)程序進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)編程，如CAN、UART等接口，且具備真正的邊讀邊寫(xiě)操作能力。
• EEPROM和SRAM：分別有1K/2K/4K字節(jié)的EEPROM（耐久性為100,000次寫(xiě)入/擦除周期）和2K/4K/4K字節(jié)的內(nèi)部SRAM，同時(shí)還提供高達(dá)64K字節(jié)的可選外部存儲(chǔ)空間。此外，還有編程鎖保障軟件安全。

JTAG接口

該接口符合IEEE std. 1149.1標(biāo)準(zhǔn)，具備邊界掃描功能，可用于對(duì)Flash（硬件ISP）、EEPROM、鎖定和熔絲位進(jìn)行編程，同時(shí)還提供廣泛的片上調(diào)試支持。

CAN控制器

通過(guò)ISO 16845認(rèn)證，具備CAN 2.0A和2.0B協(xié)議。擁有15個(gè)完整的消息對(duì)象，每個(gè)對(duì)象都有獨(dú)立的標(biāo)識(shí)符標(biāo)簽和掩碼，支持發(fā)送、接收、自動(dòng)回復(fù)和幀緩沖接收模式。在8 MHz的時(shí)鐘頻率下，最大傳輸速率可達(dá)1Mbits/s，還具備時(shí)間戳、TTC和監(jiān)聽(tīng)模式（監(jiān)聽(tīng)或自動(dòng)波特率）。

豐富的外設(shè)功能

• 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：包括多個(gè)不同類(lèi)型的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，如8位同步定時(shí)器/計(jì)數(shù)器-0、8位異步定時(shí)器/計(jì)數(shù)器-2以及雙16位同步定時(shí)器/計(jì)數(shù)器-1和3，具備多種功能，如預(yù)分頻、外部事件計(jì)數(shù)、輸出比較或PWM輸出等。
• ADC：8通道、10位SAR ADC，有8個(gè)單端通道、7個(gè)差分通道以及2個(gè)可編程增益為1x、10x或200x的差分通道。
• 其他外設(shè)：片上模擬比較器、面向字節(jié)的兩線串行接口、雙可編程串行USART、主/從SPI串行接口等。

特殊特性

• 電源管理：具備上電復(fù)位和可編程的欠壓檢測(cè)功能，內(nèi)部校準(zhǔn)的RC振蕩器保證了穩(wěn)定的時(shí)鐘源。
• 中斷和睡眠模式：擁有8個(gè)外部中斷源，支持5種睡眠模式，包括空閑模式、ADC降噪模式、省電模式、掉電模式和待機(jī)模式，可根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景靈活選擇，以降低功耗。
• 時(shí)鐘和I/O：軟件可選擇時(shí)鐘頻率，全局上拉禁用功能增加了設(shè)計(jì)的靈活性。提供53個(gè)可編程I/O線，封裝形式有64引腳的TQFP和64引腳的QFN。

工作條件

工作電壓范圍為2.7 - 5.5V，工作溫度適用于工業(yè)級(jí)環(huán)境（-40°C至 +85°C），最大頻率在2.7V時(shí)為8 MHz，在4.5V時(shí)為16 MHz。

產(chǎn)品對(duì)比

從這些數(shù)據(jù)可以看出，不同型號(hào)在存儲(chǔ)容量上有所差異，工程師可以根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求（如代碼大小、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量等）來(lái)選擇合適的型號(hào)。

引腳配置與描述

引腳配置

提供了TQFP和QFN兩種64引腳的封裝形式，并詳細(xì)給出了每個(gè)引腳的具體排列和功能。例如，TQFP封裝中各引腳的位置和復(fù)用功能，以及QFN封裝中引腳的分布和中心焊盤(pán)的連接要求等。

引腳描述

對(duì)各個(gè)引腳的功能進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，如VCC為數(shù)字電源電壓，GND為接地，不同的端口（Port A - Port G）具有雙向I/O功能，部分引腳還具備特殊功能，如作為模擬輸入、JTAG接口引腳等。RESET引腳用于復(fù)位，XTAL1和XTAL2用于連接振蕩器等。

寄存器總結(jié)

文檔中列出了大量的寄存器信息，包括寄存器的地址、名稱、各位的功能以及對(duì)應(yīng)的參考頁(yè)碼。這些寄存器涵蓋了CAN控制器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、USART、SPI等各個(gè)功能模塊，工程師在進(jìn)行編程時(shí)需要根據(jù)具體需求對(duì)這些寄存器進(jìn)行配置和操作。

訂購(gòu)與封裝信息

訂購(gòu)信息

提供了不同型號(hào)的訂購(gòu)代碼、速度、電源供應(yīng)、封裝、操作范圍和產(chǎn)品標(biāo)記等信息。例如，AT90CAN32 - 16AI的速度為16 MHz，電源供應(yīng)范圍是2.7 - 5.5V，封裝為A2 64，適用于工業(yè)級(jí)溫度范圍（-40°C至 +85°C）。

封裝信息

詳細(xì)介紹了A2 64（64引腳薄型塑料鷗翼式四方扁平封裝）、Z64 - 1（64引腳QFN，外露裸片連接焊盤(pán)）和Z64 - 2（64引腳QFN，外露裸片連接焊盤(pán)）三種封裝的尺寸和相關(guān)參數(shù)，同時(shí)給出了TQFP64和QFN64封裝的詳細(xì)圖紙和尺寸公差等信息。

總結(jié)

AT90CAN32/64/128微控制器憑借其高性能、低功耗、豐富的外設(shè)和存儲(chǔ)資源，為嵌入式控制應(yīng)用提供了一個(gè)高度靈活且經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。無(wú)論是在工業(yè)自動(dòng)化、智能家居還是其他領(lǐng)域，都能找到它們的用武之地。工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)具體的項(xiàng)目需求，合理選擇型號(hào)、配置引腳和寄存器，以充分發(fā)揮這些微控制器的優(yōu)勢(shì)。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類(lèi)似微控制器的選型和使用問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。