PIC24FJ64GB004系列微控制器：功能強(qiáng)大的16位解決方案

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，選擇一款合適的微控制器至關(guān)重要。Microchip的PIC24FJ64GB004系列微控制器為我們帶來(lái)了諸多出色的特性和功能，今天就和大家詳細(xì)探討一下這款產(chǎn)品。

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一、核心特性亮點(diǎn)

16位架構(gòu)優(yōu)勢(shì)

PIC24F系列設(shè)備采用16位修改哈佛架構(gòu)，這一架構(gòu)最早在Microchip的dsPIC?數(shù)字信號(hào)控制器中引入。它擁有16位數(shù)據(jù)和24位地址路徑，能在數(shù)據(jù)和內(nèi)存空間之間高效移動(dòng)信息。線性尋址能力強(qiáng)大，程序空間可達(dá)12 Mbytes，數(shù)據(jù)空間達(dá)64 Kbytes。此外，16元素工作寄存器陣列搭配內(nèi)置軟件堆棧支持，17 x 17硬件乘法器支持整數(shù)運(yùn)算，硬件還支持32位除以16位的除法。其指令集支持多種尋址模式，還針對(duì)高級(jí)語(yǔ)言（如‘C’）進(jìn)行了優(yōu)化，最高運(yùn)行性能可達(dá)16 MIPS。大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，這種高性能的架構(gòu)能為復(fù)雜算法和應(yīng)用提供有力支持，想想在處理一些實(shí)時(shí)性要求較高的任務(wù)時(shí)，是不是能游刃有余呢？

節(jié)能技術(shù)

該系列設(shè)備具備多種節(jié)能特性。首先是動(dòng)態(tài)時(shí)鐘切換功能，在運(yùn)行過(guò)程中，可通過(guò)軟件控制將設(shè)備時(shí)鐘切換到Timer1源或內(nèi)部低功耗內(nèi)部RC振蕩器，方便工程師在軟件設(shè)計(jì)中融入節(jié)能理念。對(duì)于對(duì)時(shí)間敏感的應(yīng)用（如串行通信），當(dāng)需要外設(shè)不間斷運(yùn)行時(shí)，Doze模式可選擇性降低CPU時(shí)鐘速度，在不影響外設(shè)工作的前提下實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式節(jié)能。另外，還有三種基于指令的節(jié)能模式：空閑模式下關(guān)閉內(nèi)核，外設(shè)保持活躍；睡眠模式關(guān)閉需要系統(tǒng)時(shí)鐘的內(nèi)核和外設(shè)，使用自身時(shí)鐘或其他設(shè)備時(shí)鐘的外設(shè)繼續(xù)工作；深度睡眠模式下，除RTCC和DSWDT外的內(nèi)核、外設(shè)、閃存和SRAM都關(guān)閉，能最大程度節(jié)省電流，對(duì)于便攜式應(yīng)用延長(zhǎng)電池壽命非常有幫助。大家在設(shè)計(jì)低功耗應(yīng)用時(shí)，這些節(jié)能模式是不是能很好地滿足需求呢？

振蕩器選項(xiàng)豐富

PIC24FJ64GB004系列提供五種不同的振蕩器選項(xiàng)。兩種晶體模式可使用晶體或陶瓷諧振器；兩種外部時(shí)鐘模式提供2分頻時(shí)鐘輸出選項(xiàng)；快速內(nèi)部RC振蕩器（FRC）標(biāo)稱輸出為8 MHz，還可通過(guò)軟件控制分頻，提供低至31 kHz的時(shí)鐘速度；外部振蕩器模式和FRC振蕩器都可使用鎖相環(huán)（PLL）頻率倍增器，使時(shí)鐘速度最高可達(dá)32 MHz；還有一個(gè)固定輸出31 kHz的低功耗內(nèi)部RC振蕩器（LPRC），為對(duì)時(shí)間不敏感的應(yīng)用提供低功耗選擇。同時(shí)，內(nèi)部振蕩器模塊還為故障安全時(shí)鐘監(jiān)控器提供穩(wěn)定參考源，能持續(xù)監(jiān)控主時(shí)鐘源，在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)切換到內(nèi)部振蕩器，確保應(yīng)用繼續(xù)低速運(yùn)行或安全關(guān)機(jī)。這么多的振蕩器選項(xiàng)，在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下，大家可以根據(jù)實(shí)際需求靈活選擇。

輕松遷移

無(wú)論內(nèi)存大小如何，該系列所有設(shè)備都擁有豐富且相同的外設(shè)，這為應(yīng)用的發(fā)展和演變提供了平滑的遷移路徑。整個(gè)系列一致的引腳排列方案也有助于從一個(gè)設(shè)備遷移到更大的設(shè)備。而且，PIC24F系列與dsPIC33系列設(shè)備引腳兼容，與PIC18和dsPIC30設(shè)備的引腳排列方案也有一定兼容性，這使得應(yīng)用可以從簡(jiǎn)單逐步發(fā)展到強(qiáng)大和復(fù)雜，同時(shí)仍然可以選擇Microchip的設(shè)備。對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)，在產(chǎn)品升級(jí)或功能擴(kuò)展時(shí)，這種兼容性是不是能節(jié)省很多時(shí)間和精力呢？

二、USB即插即用功能

PIC24FJ64GB004系列在單芯片上引入了USB即插即用（OTG）功能，為低引腳數(shù)的Microchip設(shè)備帶來(lái)了新的可能性。該模塊作為目標(biāo)設(shè)備與USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)兼容，同時(shí)還具備有限的獨(dú)立USB嵌入式主機(jī)功能。通過(guò)實(shí)現(xiàn)USB主機(jī)協(xié)商協(xié)議（HNP），模塊可以在設(shè)備和主機(jī)操作之間動(dòng)態(tài)切換，為微控制器平臺(tái)上的USB應(yīng)用提供了更廣泛的靈活性。此外，該系列設(shè)備還提供了真正的單芯片USB解決方案，包括片上收發(fā)器和電壓升壓發(fā)生器，可在主機(jī)操作期間提供總線電源。在設(shè)計(jì)需要USB通信的應(yīng)用時(shí)，這種集成的USB功能是不是能讓設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔高效呢？

三、其他特殊功能

外設(shè)引腳選擇

外設(shè)引腳選擇功能允許大多數(shù)數(shù)字外設(shè)映射到一組固定的數(shù)字I/O引腳上。用戶可以獨(dú)立地將眾多數(shù)字外設(shè)的輸入和/或輸出映射到任何一個(gè)I/O引腳，這為電路設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。大家在設(shè)計(jì)時(shí)，是不是可以根據(jù)實(shí)際需求更自由地分配引腳資源呢？

通信功能

該系列集成了一系列串行通信外設(shè)，以滿足各種應(yīng)用需求。有兩個(gè)獨(dú)立的I2C?模塊，支持主模式和從模式操作；通過(guò)外設(shè)引腳選擇（PPS）功能，還有兩個(gè)獨(dú)立的UART，內(nèi)置IrDA?編碼器/解碼器，以及兩個(gè)SPI模塊。這些豐富的通信外設(shè)可以滿足不同通信協(xié)議的需求，在設(shè)計(jì)多設(shè)備通信的系統(tǒng)時(shí)，是不是能輕松應(yīng)對(duì)呢？

模擬特性

所有成員都包含一個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換器模塊和一個(gè)三重比較器模塊。A/D模塊具有可編程采集時(shí)間，可在不等待采樣周期的情況下選擇通道并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，采樣速度更快。比較器模塊包含三個(gè)模擬比較器，可配置用于廣泛的操作。在處理模擬信號(hào)的應(yīng)用中，這些模擬特性是不是能提供更精確的信號(hào)處理能力呢？

CTMU接口

CTMU模塊提供了一種方便的方法來(lái)進(jìn)行精確時(shí)間測(cè)量和脈沖生成，還可以作為電容傳感器的接口。在涉及電容式觸摸感應(yīng)的應(yīng)用中，這個(gè)模塊是不是能發(fā)揮重要作用呢？

并行主/增強(qiáng)并行從端口

通用I/O端口之一可以重新配置為增強(qiáng)型并行數(shù)據(jù)通信。在這種模式下，端口可以配置為主操作和從操作，支持8位和16位數(shù)據(jù)傳輸，在主模式下最多可支持12條外部地址線。在需要高速并行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用中，這個(gè)功能是不是能滿足需求呢？

實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷

該模塊在硬件中實(shí)現(xiàn)了具有報(bào)警功能的全功能時(shí)鐘和日歷，釋放了定時(shí)器資源和程序內(nèi)存空間，可用于核心應(yīng)用。在需要精確計(jì)時(shí)和定時(shí)的應(yīng)用中，這個(gè)功能是不是非常實(shí)用呢？

四、系列成員細(xì)節(jié)

PIC24FJ64GB004系列設(shè)備有28引腳和44引腳封裝。不同設(shè)備在以下方面有所區(qū)別：

閃存程序內(nèi)存

PIC24FJ32GB0設(shè)備為32 Kbytes，PIC24FJ64GB0設(shè)備為64 Kbytes。大家在選擇時(shí)，可以根據(jù)應(yīng)用對(duì)程序存儲(chǔ)的需求來(lái)決定。

可用I/O引腳和端口

28引腳設(shè)備有兩個(gè)端口共19個(gè)引腳，44引腳設(shè)備有三個(gè)端口共33個(gè)引腳。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，要根據(jù)實(shí)際的輸入輸出需求來(lái)選擇合適的引腳數(shù)量。

可用的變化中斷通知（ICN）輸入

28引腳設(shè)備有19個(gè)，44引腳設(shè)備有29個(gè)。在需要處理大量中斷信號(hào)的應(yīng)用中，44引腳設(shè)備可能更合適。

可用的可重映射引腳

28引腳設(shè)備有15個(gè)，44引腳設(shè)備有25個(gè)。可重映射引腳的數(shù)量越多，在引腳分配上就越靈活。

可用的PMP地址引腳

28引腳設(shè)備有3個(gè)，44引腳設(shè)備有12個(gè)。在需要進(jìn)行并行數(shù)據(jù)通信時(shí)，44引腳設(shè)備的PMP地址引腳更多，能支持更復(fù)雜的通信。

可用的A/D輸入通道

28引腳設(shè)備有9個(gè)，44引腳設(shè)備有12個(gè)。在需要采集更多模擬信號(hào)的應(yīng)用中，44引腳設(shè)備更具優(yōu)勢(shì)。

除了以上區(qū)別，該系列所有設(shè)備的其他功能相同，具體特性總結(jié)在表1 - 1中。

總之，PIC24FJ64GB004系列微控制器以其豐富的功能和出色的性能，為電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大而靈活的設(shè)計(jì)平臺(tái)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，大家可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，充分發(fā)揮這些特性的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造出更優(yōu)秀的產(chǎn)品。大家在使用這款微控制器的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到什么有趣的問(wèn)題或者獨(dú)特的應(yīng)用呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。