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Part Number M44C090-H

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M44C890-H
M44C090-H
Rev.A3, 14-Dec-01
3 (63)
Table of Contents
1
Introduction
5
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
MARC4 Architecture
5
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1
General Description
5
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2
Components of MARC4 Core
6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1
ROM
6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.2
RAM
6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.3
Registers
7
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.4
ALU
9
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.5
I/O Bus
9
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.6
Instruction Set
9
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.7
Interrupt Structure
9
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Software Interrupts
11
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hardware Interrupts
11
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3
Master Reset
11
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1
Power-on Reset and Brown-out Detection
12
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.2
Watchdog Reset
13
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.3
External Clock Supervisor
13
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4
Voltage Monitor
13
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.1
Voltage Monitor Control / Status Register
14
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5
Clock Generation
15
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.1
Clock Module
15
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.2
Oscillator Circuits and External Clock Input Stage
16
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
RC-Oscillator 1 Fully Integrated
16
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
External Input Clock
16
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
RC-Oscillator 2 with External Trimming Resistor
16
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4-MHz Oscillator
16
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32-kHz Oscillator
17
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.3
Clock Management
17
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Clock Management Register (CM)
17
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
System Configuration Register (SC)
18
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6
Power-down Modes
18
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
Peripheral Modules
19
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1
Addressing Peripherals
19
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2
Bidirectional Ports
20
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1
Bidirectional Port 2
21
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Port 2 Data Register (P2DAT)
21
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Port 2 Control Register (P2CR)
21
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2
Bidirectional Port 5
22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.3
Bidirectional Port 4
24
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3
Universal Timer/Counter / Communication Module (UTCM)
25
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1
Timer 1
26
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Timer 1 Control Register 1 (T1C1)
27
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Timer 1 Control Register 2 (T1C2)
27
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
M44C890-H
M44C090-H
Rev.A3, 14-Dec-01
4 (63)
Table of Contents (continued)
Watchdog Control Register (WDC)
28
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.2
Timer 2
28
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Timer 2 Modes
29
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Timer 2 Output Modes
30
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Timer 2 Output Signals
31
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Timer 2 Registers
34
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Timer 2 Control Register (T2C)
34
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Timer 2 Mode Register 1 (T2M1)
35
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Timer 2 Mode Register 2 (T2M2)
36
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Timer 2 Compare and Compare Mode Registers
37
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Timer 2 Compare Mode Register (T2CM)
37
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Timer 2 COmpare Register 1 (T2CO1)
37
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Timer 2 COmpare Register 2 (T2CO2) Byte Write
37
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.3
Synchronous Serial Interface (SSI)
38
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
SSI Peripheral Configuration
38
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
General SSI Operation
38
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8-bit Synchronous Mode
39
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9-bit Shift Mode (I2C compatible)
41
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8-bit Pseudo I2C Mode
42
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I2C Bus Protocol
42
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
SSI Interrupt
43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Modulation
43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Internal 2-Wire Multi-Chip Link
44
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Serial Interface Registers
45
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Serial Interface Control Register 1 (SIC1)
45
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Serial Interface Control Register 2 (SIC2)
45
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Serial Interface Status and Control Register (SISC)
46
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Serial Transmit Buffer (STB) ­ Byte Write
46
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Serial Receive Buffer (SRB) ­ Byte Read
47
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.4
Combination Modes
47
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Combination Mode Timer 2 and SSI
47
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
M44C890
50
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1
U505M EEPROM
50
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1
Serial Interface
51
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Serial Protocol
51
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.2
EEPROM
52
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
EEPROM ­ Operating Modes
52
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Write Operations
52
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Read Operations
53
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Initialization after a Reset Condition
53
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
Electrical Characteristics
54
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1
Absolute Maximum Ratings
54
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2
DC Operating Characteristics
54
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3
AC Characteristics
56
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
Package Information
61
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
Ordering Information
62
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
M44C890-H
M44C090-H
Rev.A3, 14-Dec-01
5 (63)
1
Introduction
The M44C090-H / M44C890-H are members of Atmels
family of 4-bit single-chip microcontrollers. They con-
tain ROM, RAM, parallel I/O ports, one 8-bit
programmable multifunction timer/counter, voltage su-
pervisor, interval timer with watchdog function and a
sophisticated on-chip clock generation with integrated
RC-, 32-kHz crystal- and 4-MHz crystal-oscillators.
Table 2 provides an overview of the available variants.
Table 2 Available variants of M4xCx9x
Version
Type
ROM
E2PROM peripheral
Packages
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
Flash device
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
T48C893
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
4 Kbyte EEPROM
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
64 byte
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
SSO20
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
Production
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
M44C090-H
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
2 Kbyte mask ROM
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
­­­
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
SSO20
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
Production
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
M44C890-H
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
2 Kbyte mask ROM
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
64 byte
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
SSO20
2
MARC4 Architecture
2.1
General Description
The MARC4 microcontroller consists of an advanced
stack-based, 4-bit CPU core and on-chip peripherals. The
CPU is based on the HARVARD architecture with
physically separate program memory (ROM) and data
memory (RAM). Three independent buses, the
instruction bus, the memory bus and the I/O bus, are used
for parallel communication between ROM, RAM and
peripherals. This enhances program execution speed by
allowing both instruction prefetching, and a simultaneous
communication to the on-chip peripheral circuitry. The
extremely powerful integrated interrupt controller with
associated eight prioritized interrupt levels supports fast
and efficient processing of hardware events. The MARC4
is designed for the high-level programming language
qFORTH. The core includes both, an expression and a
return stack. This architecture enables high-level
language programming without any loss of efficiency or
code density.
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ÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏ
ÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏÏ
ÏÏ
ÏÏ
ÏÏ
Instruction
decoder
CCR
TOS
ALU
RAM
PC
RP
SP
X
Y
Program
256 x 4-bit
MARC4 CORE
Clock
Reset
Sleep
Memory bus
I/O bus
Instruction
bus
Reset
System
clock
Interrupt
controller
On­chip peripheral modules
94 8973
memory
Figure 3. MARC4 core