Microcontroladores de Baixo Consumo

TM

Freescale™ and the Freescale logo are trademarks of Freescale Semiconductor, Inc. All other product or service names are the property of their respective owners. © Freescale Semiconductor, Inc. 2008.

Microcontroladores de baixo consumo Freescale MC9S08LL16 com driver LCD integrado em aplicacoes de baixo custo

Jose Palazzi – Sales Manager - Freescale Semiconductor

TMFreescale™ and the Freescale logo are trademarks of Freescale Semiconductor, Inc. All other product or service names are the property of their respective owners. © Freescale Semiconductor, Inc. 2008. 2

Agenda

►Overview da Freescale

►Microcontroladores Freescale com controlador LCD integrado

►Caracteristicas do microcontrolador Freescale MC9S08LL16• O core HCS08 da Freescale

• Driver LCD

• Modulo TOD (Time Of the Day)

• Conversor AD de 12 bits

►Aplicacoes de baixo custo com o MC9S08LL16

►Ferramentas de desenvolvimento

►Conclusao


Freescale Overview

►Desenvolve e fabrica semicondutores desde1953

►Experiente nos segmentos automotivo, networking, wireless, automacao e consumo.

►Mais de 10,000 clientes no mundo

►$5.4 billion revenue em 2008

►~22,000 empregados em 30 paises


Portfolio de produtos

Sensors8-bit

controllers16-bit

controllers32-bit

controllersAnalog

Embedded Control System

► Embedded Control SAM: $21B

Software

Sense(Sensors)

Process Control(Analog)(MCU, MPU)

MicrocontrollersPosition: #2

Sensors Analog ICs

Automotive ICs


O microcontrolador Freescale MC9S08LL16


Caracteristicas do microcontrolador Freescale MC9S08LL16

► Core de 8 bits HCS08 rodando a ate 20MHz• Arquitetura otimizada para desenvolvimento de programas em linguagem C• Implementacao Robusta• Suporte a ate 32 fontes de interrupcao

► Baixo consumo• Alimentacao de 1.8V a 3.6V• Dois modos STOP e um modo WAIT de muito baixo consumo de energia.• Modos RUN e WAIT de baixo consumo

� Perifericos operando com o core em standby

► Memoria flexivel e segura• Versoes de 8K Bytes e 16K bytes de FLASH• Dual FLASH Array permite a execucao de codigo em um banco e a gravacao do outro• Totalmente funcional em todo o range de alimentacao (1.8V a 3.6V)• Engine de seguranca protégé contra acesso nao autorizado a RAM e FLASH

► Controlador LCD integrado• 4x28 or 8x24 com charge pump integrado• Combinacao de Front Planes e Back Planes flexivel.

► ADC de 12 bits• 8 Canais• Conversao em 2.5uS• Sensor de temperatura integrado• Opera no modo STOP 3• Totalmente funcional em todo o range de alimentacao (1.8V a 3.6V)

► Modulo TOD (Time of Day)• Contador com registrador para implementacao de relogio• Aceita fontes de clock externas para maior precisao

► Comparador Analogico, SCI, SPI, I2C, dois TPMs► Temperatura de operacao de -40°C to 85°C► Ate 38 GPIOs + 2 pinos de saida

• Histerese e pull-up configuraveis em todos os GPIO

► 8 pinos KBI► Packages: 64-LQFP, 48-LQFP e 48-QFN

S08

Core

2K Ram

2x2-ch 16-bitTimer

IIC8-12 bits

ADC

COP

SPI

Dual Flash Array 8K = 16K

LVI

SCI

ACMP

ICE + 08BDM

ICS

KBI

LCD Driver 8x24

TOD


Core HCS08

Recaptulando…

► Tempo mínimo do ciclo de instrução de 50 ns, com alimentação de 2,1V e clock de 20 MHz

► Tempo mínimo do ciclo de instrução de 125 ns, com alimentação de 1,8V e clock de 8 MHz

► Projetado para ser robusto – EMC

► Tempo de subida e descida nos GPIO controlados (configuravel)

► Oscilador e proteção da fonte de clock internos

► Código objeto compatível com os HC08s acrescido de instruções e modos de endereçamento expandidos para melhorar a eficiência do código

► Multiplicação e divisão em byte único


Driver LCD

►Totalmente programavel• Fonte de clock• LCD Frame Frequency• Blink modes (blank, modo alternado)

►Charge pump interno• Requer somente 4 capacitores externos

►Alimentacao flexivel• Interna: A partir de VDD (1.8V a 3.6V)• Externa: VLCD (0.9V a 1.8V)• Permite operacao com displays LCD de 3 ou 5V

� Alimentacao interna usando regulador VIREG integrado ou externa pelopino VLL3

►Re-alocacao dos pinos de backplane e frontplane►Facilidades para scroll vertical em displays dot-matrix.►Canais de ADC disponiveis internamente para monitorar VLL1 e

VLCD (otimiza ajuste de contraste).


Driver LCD

•Menor quantidade de pinos requerida para interface com displays

•32 pinos para LCDs de 192 segmentos no modo 8x24•28 pinos para LCDs de 160 segmentos no modo 8x20•17 pinos para LCDs de 104 segmentos no modo 8x13

•32 pinos especificos e configuraveis para os modos:•4 x 28 e 8 x 24 (encapsulamento de 64 pinos)•4 x 18 e 8 x 14 (encapsulamento de 48 pinos)

•Baixo consumo e alta longevidade•Fonte de alimentacao interna, selecionada por software, mantem LCD polarizado para evitar degradacao•Controle de contraste de 4 bits

•Realocacao dos pinos de Front Plane e Back Plane•Pinos de FP e BP sao configurados por software permitindo melhor roteamento de placa e melhor design para EMI/RFI.


Driver LCD - Ajuste de contraste

►Alimentacao por VLCD

►Alimentacao por VDD


Modulo TOD (Time of Day)

►Contador/Registrador de 8 bits

►Incrementado a cada 0.25 segundos

►Prescaler integrado• Todas as fontes de clock estao disponiveis em todos os modos, exceto

em STOP2.

• Oscilador LPO de 1KHz pode ser utilizado como source, inclusive emSTOP2.

►Interrupcoes configuraveis• A cada quarto de segundo

• A cada segundo

• Match (configuravel)

►RESET incorporado.

►Pode ser utilizado para disparar o modulo ADC (interrupcao de match).


Modulo TOD


TOD em STOP2

Time

Po

wer

Co

nsu

mp

tio

n

Modo RUNRodando em bus freq pleno paraexecutar tarefas principaisrapidamente.

Modo RUNcom bus freq reduzido duranteconversoes A/D.

Stop3 com RTC ligadoOsc externo de 32KHz

Stop2 com RTC ligadoOsc interno de 1KHz

MCU rodando emlow-power.

Os registros associados com o TOD nao sao afetados com o MCU saindo do modo STOP2!


ADC 12 bits

►Conversor SAR de 12 bits

►TC = 2.5uS

►Ate 28 entradas

►Resultado da conversao configuravel em 12, 10 ou 8 bits

►Conversao simples ou continua• Retorno automatico a “idle” apos conversoes simples

►Velocidade de conversao e sample time programaveis• Permite melhor gerenciamento de consumo de energia

►Flag ou Interrupcao no final das conversoes

►Fontes de clock selecionaveis• 4 fontes

►Opera nos modos WAIT ou STOP3 quando reducao de ruido for requerida• Inclusive com fonte de clock assincrona

►Como nos demais dispositivos HCS08 contem funcoes de comparacaointegradas (<, =, >) com valor programavel.


ADC 12 bits – Sensor de Temperatura

► O modulo ADC contem um sensor de temperatura conectado a uma entrada ADC.► A funcao de transferencia segue a equacao:

Temp = 25 - ((VTEMP -VTEMP25) ÷ m)

onde:VTEMP: tensao no sensor de temperatura na temperatura ambienteVTEMP25: tensao no sensor de temperatura a 25°C (usar valor definido no

datasheet)m: “Cold slope” ou “Hot Slope”. Produto tensao x temperatura em V/°C definido em

dois valores distintos. (Descricao abaixo. Valores definidos no datasheet)

► Para efetuar o calculo:• Ler o canal do sensor de temperatura (VTEMP)• Comparar VTEMP com VTEMP25.

� Se VTEMP > VTEMP25, aplicar m = Cold Slope na equacao� Se VTEMP < VTEMP25 aplicar m = Hot Slope na equacao

• Efetuar o calculo e obter o resultado da temperatura


Modulo TPM

►Dois TPMs (Time & PWM Module) independentes com dois canais cada.• Cada canal pode ser configurado como input captire, output compare ou PWM

• PWMs center ou edgle aligned com polaridade selecionavel.

• Input capture com escolha de borda (rising, falling, any)

• Output compare com Set, Clear e Toogle Output

►Contador “free running” de 16 bits• Up/Down

• Registrador de 16 bits para controle do range de contagem

►Diversas fontes de clock podem ser usadas (configuravel)• Bus clock

• Fixed system clock

• Pino externo

►Prescaler programavel (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 ou 128)

► Interrupcoes para cada canal e uma de terminal count para cada TPM


Outros microcontroladores Freescale com driver LCD integrado


Roadmap de microcontroladores com controlador LCD integrado

S08LC60Segment LCD

MCU

S08/RS08S08/RS08

ColdFire®ColdFire®

DISPONIVEISRoadmap designates planned devices.

ColdFireGraphic LCD

MCU

EM DESENVOLVIMENTO

MCF532xGraphic LCD

MPU

2009

RS08LE4Segment LCD

MCU

New

S08Segment LCD

MCU

RS08LA8Segment LCD

MCU

S08LL16Ultra-low power Segment LCD

MCU

S08LL8Ultra-low powerSegment LCD

MCU

S08LC36Segment LCD

MCU

MCF52274/7Graphic LCD

MPU

S08LL36Ultra-low-power Segment LCD

MCU

S08LL64Ultra-low-power Segment LCD

MCU


Dispositivos HCS08 com controlador LCD

The LG operates up to 5V with improved EMI performance for automotive and industrial spaces, specifically electronic metering and home appliances.

MC9S08LG32/16

Tambem fabricado com a tecnologia ultra low power da Freescale, opera com Vcca partir de 1.8V.CPU opera a ate 20MHz oferecendo performance alta para uso em dispositivosportateis que requerem baixo consumo aliado com boa capacidade de processamento.

MC9SS08LL64/36

O primeiro microcontrolador da industria com ADC ce 16 bits e controlador LCD integrado.Fabricado com a tecnologia ultra low power da Freescale.

MC9S08LH64/36

Driver LCD para displays de segmentos grandes (modo 8x), re-alocacao de pinosde FP e BP simplificando layout de placa (e oferecendo oportunidade de melhoriano projeto de EMI).

Features comuns

Similar ao MC9S08LL64/36 porem com dimensoes reduzidas e menor tamanho de Flash tornando-o muito barato e indicado para uso em termometros e medidoresde glocose portateis.

MC9S08LL16/8

CaracteristicasDispositivo


MC9RS08LA8 com core RS08

Supply Voltage/Performance

• 2.7V to 5.5V

Features/Benefits

Packaging Options

48 QFN, 48 LQFP

•4 ch keyboard interrupt•Up to 34 GPIOs•16 LCD Pins Mux with GPIO•LVI (low voltage inhibit)•RTI

RS08

Core

256B Ram

1x2-ch 16-bitTimer

MTIM6-10 bits

ADC

COP

SPI

8K Flash

LVI

SCI

Comparator

RS08BDM

ICS

KBI

Core• 10Mhz bus Speed

Development Tools• On Chip ICE and RS08BDM

LCD Driver 8x21

Internal Clock Source (ICS)•FLL•On chip oscillator•External crystal support •2% accuracy over full operating range

LCD driver

•Based on 8 backplanes 8x21 = 168 segments


•Regulated charge pump on LCD


MC9RS08LE4 com core RS08

Supply Voltage/Performance

• 2.7V to 5.5V

Features/Benefits

Packaging Options

28 SOIC

•4-ch keyboard interrupt•Up to 26 GPIOs•LVI (low voltage inhibit)•RTI

RS08

Core

256B Ram

2x2-ch 16-bitTimer

MTIM8-10 bit

ADC

COP

4K Flash

LVI

SCI

Comparator

RS08BDM

ICS

KBI

Core• 20Mhz bus Speed

Development Tools• On Chip ICE and RS08BDM

LCD Driver 8x14

Internal Clock Source (ICS)•FLL•On chip oscillator•External crystal support •2% accuracy over full operating range

LCD driver



•Regulated charge pump on LCD


NoYesYesACMP

263338/31GPIO

4-K8-K16-KFLASH

RS08RS08HCS08CPU

2.7V – 5.5V2.7V – 5.5V1.8V – 3.6VOperating Voltage

2x2-ch TPM1x 2-ch TPM

1x MTIM

2x 2-ch TPMTimers

10-bit 8-ch10-bit 6-ch12-bit 8-chADC

NoYesYesSPI

NoNoYesIICPeripherals

RTIRTITODReal-Time Counter

28-pin SOIC48-pin LQFP

48-pin QFN

64-pin LQFP

48-pin LQFP

48-pin QFN

Package

Resistor NetworkResistor Network

Charge Pump

Resistor Network

Charge Pump

Regulated Bias

Power supply

4x18

8x14

4x25

8x21

4x28

8x24

SegmentsLCD

2562562080RAM

MC9RS08LE4MC9RS08LA8MC9S08LL16

Comparacao entre dispositivos


MC9S08LL16/8 vs dispositivos similares

4channel 10bit8channel 10bit

12channel 10bit6channel 10bit16bit SD8channle 12bitADC

UARTUART, SPIUART,SPI,IICUART, LIN1 UART(SPI or UART)SCI,IIC,SPIserial

2x16bit, 1x8bit2x16bit, 1x8bit3x16bit, 1x8bit1x16bit,2x3ch 8bit1x16bit,2x8bit2x2ch 16bitTPM

RTCRTCRTCRTCNVTODRTC

4x32=128

64LQFP

256/512B

16K/8K

TIMSP430F42x

4x25=1004x25=1004x33=1324x24=96, 8x20=1604x28=112,8x24=192LCD

64PLQP64QFP/44QFN64TQFP52LQFP48QFN/48LQFP/64LQFPPackage

1K1K1K1K/768/5122KRAM

16K/8K16K16K/8K32K/24K/16K/8K16K/8KFlash

Renesas:H8/38104

AtmelAtmega169PV

MicrochipPIC18F6xJ90

NECuPD78F043xLL16/8


583.3uA7.9uAEVERY OTHER SEGWith Contrast control (3.08V), Low power Mode, Crystal Oscillator enabled, 32Hz frame rate, 4x22

732.0uA7.4uAALL OFFWith Contrast control (3.08V), Low power Mode, Crystal Oscillator enabled, 32Hz frame rate, 4x22

663.3uA9.8uAALL ONWith Contrast control (3.08V), Low power Mode, Crystal Oscillator enabled, 32Hz frame rate, 4x22

671.8uA5.4uAEVERY OTHER SEGNo Contrast control, Low power Mode, Crystal Oscillator enabled, 32Hz frame rate, 4x22

761.2uA5uAALL OFFNo Contrast control, Low power Mode, Crystal Oscillator enabled, 32Hz frame rate, 4x22

701.8uA6uAALL ONNo Contrast control, Low power Mode, Crystal Oscillator enabled, 32Hz frame rate, 4x22

PERCENT Improvement %LL16 IDD

MSP430FG4618/F2013 IDDSegments ConfigurationConfiguration

MC9S08LL16 vs. MSP430

Vantagemsignficativa!

O MC9S08LL16 promove elevada reducao no consumo de energia comparado aodispositivo MSP430 em configuracao de teste similar.

Maior autonomia de baterias


Partnumbers

50Now$1.50Complete48 LQFPMC9S08LL8CLF

80

Now

$0.99Complete48 LQFPMC9RS08LA8CLF

80Now

$0.99Complete48 QFNMC9RS08LA8CFT

80Now

$0.90Complete28 SOICMC9RS08LE4CW

L

50Now$1.50Complete48 QFNMC9S08LL8CGT

50Now$1.58Complete48 LQFPMC9S08LL16CLF

50Now$1.58Complete48 QFNMC9S08LL16CGT

50March, 2009$1.60March, 200964 LQFPMC9S08LL16CLH

Suggested

stocking orders

MC parts Available Date10K Unit

MSRP

Forecast

QualificationPackageDevice


Aplicacoes de baixo custo com o MC9S08LL16

�A Interface LCD esta se tornando um requerimento comumpara microcontroladores usados em produtos de consumo e em equipamentos portateis.

�Displays LCD estao ficando cada vez mais baratos.

�Projetistas de produtos nos segmentos acima listadosrequerem microcontroladores que oferecam:

� A melhor integracao de perifericos

� Suporte a LCD

� Consumo de energia reduzido e modos de economia de energiainteligentes

� Funcionalidade de relogio de tempo real

� Memoria FLASH capaz de ser programada com tensoes baixas

� As melhores resolucoes de ADC

� Baixo custo


Exemplos de aplicacoes

MC9S08LL16:� Terminais de mao

� Cuidado pessoal

� Termostatos inteligentes

� Relogios com Alarme

� Equipamentos de exercicio

� Calculadoras

� Calculators

� Medidores de energia, agua e gas

� Elementos de rede ZigBee®

� Displays de mensagem

� Eletrodomesticos em geral

MC9RS08LA8/LE4:� Pequenos Eletrodomesticos

� Brinquedos

� Ferramentas

� Medidores em geral

� Timers

� Termostatos

� Telefones


Projeto de referencia: BPM & Glucometer com o MC9S08LL16

ADC

TOD

TPM

KBI

LCD

Sensor

Rele/LED

Bomba/

SPI

Wireless

Buzzer

► Add additional features

Requerimentos de produto

Vantagens do MC9S08LL16

► Consumo muito baixo

► Ate 192 segmentos

► Ate 38 GPIO

► Ate 18 pinos do LCD comaprtilhados com GPIO

► 12bit ADC

► Elevada autonomia

► Muitos segmentos

► ADC de alta precisao

► 16K Flash


Descricao do projeto

►BPM & Glucometer em um so produto.

►Permitem monitoracao do efeito das doencas degenerativas mais comuns (hipertensao e diabetes).

►BPM:

►Braco esquerdo na altura do coracao, medicao feita a aprox 2.5cm acima do cotovelo.

►Glucometer:

►Monitoracao feita geralmente antes e depois das refeicoes

► Instrucoes no display do produto.

►Estatisticas e graficos disponibilizados em aplicacao rodando no PC (conectado ao equipamento pela USB).


LL16

(64 pin)�

LCD[0:27]

ADC [0:3]

GPIO [10]

TPM [1]

SCI [1]

SPI [1]

TOD

SD card

Micro SD card

connector

Bluetooth

LMX9838 (NS)�

3 Push Buttons and

Buzzer

Most Simple

Ion Lithium

Charger

MC34675

LCD

New Design 114

Segments

Serial USB

Mini –A Type Connector

Glucose

Instrumentation

New Design

Pressure

Sensor

MXPV5050

TOD

Stand Alone

LL16 internal module

SPI

SCI

3 GPIO

1 GPIO

ADC0/PTA0

ADC2/PTA2

ADC3/PTA3

LCD [0:27]

TPM1CH0

2 GPIO

Filter

LM324

ADC1/PTA1

Filter

LM324

Switch

2 to 4

2 GPIO

XTAL

Reset

VSS VDDRESETEXTAL XTAL

3.3 V Regulator

LD1086DT33

UART

DC Motor

1 GPIO

1 GPIO

Diagrama de blocos


MC9S08LL16


SD card


USB


Pressure sensor


Glucometer


Bluetooth


O resultado


Ferramentas de desenvolvimento e treinamentos disponiveis

► DEMO9S08LL16 $69 Disponivel!► DEMO9RS08LA8 $59 Disponivel!► DEMO9RS08LE4 $59 Disponivel!

• Interface USB-BDM integrada� Nao requer aquisicao de um USBMULTILINKBDME. (economia de $99)� Programa Flash e faz debug in-circuit� Nao requer boot-loaders ou uso de monitores seriais!

• Placa alimentada pela porta USB � Nao requer fonte de alimentacao externa

► CodeWarrior Development Studio for Microcontrollers v6.2• Part number: CWX-HXX-SE• Special Edition gratuita para download permite compilar codigo de

ate 32K Bytes.• Ferramenta unica e integrada que suporta desenvolvimento de

software para microcontroladores de 8 bits e 32 bits da Freescale.• Incorpora “Processor Expert” que permite a criacao rapida de

aplicacoes.

► Treinamentos on-line, webcasts, documentacao tecnica e notas de aplicacoes estao disponiveis para download em:

• www.freescale.com/8bit


DEMO9S08LL16

►MC9S08LL16, 64 LQFP

►USB-BDM integrado

►Soquete para bateria Li-ion.

►5 Push Switches: 4 User, 1 Reset

►10 LEDs: 8 User, VDD, USB

►Trimpot e Sensor de luz

►Jumpers para GPIOs

►Conector de 40 pinos com sinais do MCU

►Portas USB e RS232


Conclusao

►A Freescale Semiconductor oferece dispositivos semicondutoressensores e microcontroladores excelente qualidade, repetitividade, longevidade e baixo custo.

►Os Microcontroladores MC9S08LL16 permitem o desenvolvimentoe fabricacao de dispositivos com display LCD de baixo consumo de energia e de baixo custo.

OBRIGADO!

Microcontroladores de Baixo Consumo

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