PIC-Familien

PICs mit 8-Bit-Datenbreite

Typenübersicht der 14-Bit-Kern-PIC-Flash-Microcontroller / Zeitleiste mit Übersichtsplan
Typenübersicht der 12-Bit-Kern-PIC-Flash-Microcontroller
Typenübersicht der 16-Bit-Kern-PIC-Flash-Microcontroller

PICs mit 16-Bit-Datenbreite

die 24-Bit-Kern-PIC-Flash-Microcontroller mit 16-Bit-Datenverarbeitung

Beschriftung der PICs
Gehäusebauformen

Während früher die Microcontroller nur ein mal programmiert werden konnten (OTP), sind seit einigen Jahren Controller auf dem Markt, deren Programmspeicher ein Flash-Speicher ist, der sich hunderte oder tausende male löschen und neu beschreiben lässt. Ich beschäftige mich ausschließlich mit solchen Flash-Controllern.
Die folgende Grafik zeigt die Unterteilung der PICs in Produktgruppen (Familien) unterschiedlicher Leistungsfähigkeit. Links stehen die billigen, leistungsschwächeren Typen, rechts die teuren leistungsstärkeren. Für den Hobbybastler sind vor allem die Familien PIC16Fxxx und PIC18Fxxxx von Bedeutung.

Von Microchip gibt es inzwischen mindestens 400 unterschiedliche Flash-Controller, die im Baukastensystem aus einem Prozessorkern, Speicher und einigen Peripheriemodulen zusammengesetzt sind.
Anhand des Prozessorkerns unterscheide ich fünf große Familien:

• 12-Bit-Kern-Controller    (PIC10Fxxx, PIC1xF50x)
• 14-Bit-Kern-Controller (PIC16Fxxx, PIx12Fxxx) / Zeitleiste mit Übersichtsplan
  
• 16-Bit-Kern-Controller    (PIC18Fxxx) (PIC18FxxJxx)  (PIC18FxxKxx) 
• 24-Bit-Kern-Controller    (PIC24, dsPIC30Fxxx, dsPIC33Fxxxx)
• 32-Bit-Kern-Controller   (PIC32MXxxx)
  

• Die 12-Bit-Kern-Controller sind extrem minimalistisch.
• Die 14-Bit-Kern-Controller sind seit vielen Jahren in Nutzung, und haben sich zu den Arbeitspferden entwickelt. Meine Homepage beschäftigt sich überwiegend mit diesen Typen.
• Die 16-Bit-Kern-Controller erobern gerade den PIC-Markt. Sie räumen mit einigen Mängeln der 14-Bit-Kern-Controller auf (linear adressierbarer großer Speicher).
  
 
• Die 24-Bit-Kern-Controller stellen eine ganz andere Qualität dar. Die haben eine 16-Bit-breite Datenverarbeitung und einige eignen sich für "digitale Signalverarbeitung". Ich behandle sie deshalb separat.
• Die 32-Bit-Kern-Controller haben einen MIPS32-Kern und sind dementsprechend rechenstark. Es gibt sie nur mit mindestens 64 Pins. Mit den ursprünglichen PIC-Microcontrollern haben sie außer dem Namen nichts mehr gemein.
  

Je nachdem wie viele Peripheriemodule um den Kern angesiedelt sind, benötigt der PIC-Controller ein mehr oder weniger großes Gehäuse (6 .. 100 Pins) und kostet dementsprechend mehr oder weniger. Auf  den Preis wirkt sich auch die Speicherausstattung des PIC aus.
 

Entscheidungshilfe: Welcher PIC ist nun für den Bastler der Richtige?

Oft will man ein Gerät nachbauen, für das man im Internet den Stromlaufplan und die PIC-Software (als HEX- oder ASM-File) gefunden hat. In diesem Fall sollte man den dort vorgesehenen PIC-Typ auch verwenden, um Anpassungen an der Software zu vermeiden. Ein  HEX-File (also das Programm), das z.B. für einen PIC16F84 bestimmt ist, muss in keinem anderen PIC funktionieren.
Besitzt man aber auch das ASM-File (Assembler Quelltext des Programms), kann man mit ein wenig Erfahrung das Programm an einen anderen PIC anpassen. Der neue PIC sollte dann aber der gleichen PIC-Familie (12-, 14- oder 16-Bit-Kern) angehören. So lässt sich ein PIC16F84-Programm z.B. recht einfach an den moderneren und preiswerteren PIC16F628 anpassen.
Oft findet man im Web Projekte, die noch ältere PIC-Controller ohne Flash-Speicher (OTP) benutzen. (Sie tragen im Typbezeichner ein C anstelle des F.) Hat man das ASM-File, ist eine Anpassung an einen Flash-Controller recht einfach, man sollte aber innerhalb der jeweiligen Familie bleiben. Ein PIC16C505-Programm lässt sich z.B. leicht an den PIC16F505 anpassen.
Ist nur das HEX-File vorhanden, dann kann man das HEX-File mit einem Disassembler in ein ASM-File wandeln (Disassembler sind in meinen Brennprogrammen enthalten, geben dort den ASM-Quelltext aber nur in ein Fenster aus, aus dem man es von Hand in ein Text-File mit der Dateiendung ASM kopieren muss). Die Anpassung eines solchen disassemblierten Programms ist aber nur etwas für erfahrene PIC-Anwender.
 

Bei einer Eigenentwicklung ist man in der Wahl des PIC naturgemäß freier.

• Wer nicht auf die extreme Miniaturisierung der 6-Pin-PICs im SOT23-Gehäuse angewiesen ist, sollte von den 12-Bit-PICs die Finger lassen. Sie bringen nur einen kleinen Preisvorteil, aber große Einschränkungen bei der Programmentwicklung mit sich.
• Wer sein Projekt in Assembler schreiben will, dem empfehle ich die 14-Bit-PICs. Ihr keiner Befehlssatz ermöglicht eine schnelle Einarbeitung in den Assemblercode. Meine Favoriten sind hier PIC12F675, PIC16F628 und PIC16F876.
• Wer lieber in einer Hochsprachen programmieren möchte (z.B.  C) sollte 16-Bit-Kern-PICs einsetzen. Wer sein Gerät mit USB ausstatten will ist sogar auf die 16-Bit-Kern-Familie angewiesen.

Controller im klassischen gut handhabbaren DIL-Gehäuse gibt es mit 8 Pins bis 40 Pins.  Controller mit bis zu 44 Pins sind auch als SMD-Typen für den Bastler gut verwendbar, da sie mit einem Pinabstand verfügbar sind, der das Herstellen von Leiterplatten im Bastelkeller möglich macht. PICs mit 64, 80 oder gar 100 Pins haben einen Pinabstand von nur 0,5 mm oder 0,4 mm. Das ruft nach industrieller Platinenfertigung.

weiter:  Taktversorgung des PIC

Typenübersicht der 14-Bit-Kern-PIC-Flash-Controller

Die nachfolgende Tabelle listet nur populäre 14-Bit-Kern-PICs auf. (Eine vollständige Liste alle mir bekannten 14-Bit-Typen findet man hier.)

Eine übersichtlichere grafische Übersicht findet man hier.

Alle  Typen in dieser Liste werden von meiner Software PBrenner in der aktuellen (oder spätestens in der übernächsten) Version unterstützt. Meine Lieblingstypen habe ich durch Fettdruck gekennzeichnet. Sie haben ein gutes Preis-Leistungsverhältnis und sind auch verfügbar.
 

* - ADC mit 8-Bit-Auflösung

Legende:

Programm-Speicher:
Ist als Zahl der 14-Bit-Speicherzellen dargestellt, wobei k für den Faktor 1024 steht. So bedeutet also "2k", dass ein PIC 2048 Speicherplätze für jeweils einen 14-Bit-Befehl hat.
Ist die Größe des Programmspeichers rot eingetragen, dann bedeutet das, dass der PIC in seinen seinen Programmspeicher selbst hinein schreiben kann.

Pins:
Die Anzahl der Pins am Gehäuse. Daran erkennt man die physische Größe des Schaltkreises. Die kleinsten PICs haben 8 Pins und die größten in der obigen Liste 40 Pins. Die Pin-Zahl bezieht sich auf DIL-Gehäuse (PDIP). Beim Einsatz von SSOP, QFT oder PLCC-Gehäusen haben die PICs 2 bzw. 4 zusätzliche Pins. Werden z.B. 40-polige PICs in PLCC-Gehäuse verpackt, dann haben sie 44 Pins.

I/O-Pins:
Anzahl der Pins, die als Bestandteil eines Ports (PORTA..PORTE) als Ein- oder Ausgangsleitung dienen können.

ADC:
Eingänge für den Analog/Digital-Wandler. Ein PIC hat immer nur einen ADC, es können aber mehrere Eingänge wechselweise zum ADC zugeschaltet werden. Die ADCs haben normalerweise eine Auflösung von 10 Bit. Die mit "*"  gekennzeichneten ADCs sind nur 8 Bit  breit.

USART: (oder auch SCI)
Serielle Schnittstelle, die sich z.B. als RS232 verwenden lässt.

SSP: (oder auch MSSP)
Synchrone serielle Schnittstelle, die sich  als SPI wie auch als I2C verwenden lässt.
Die MSSP-Schnittstelle unterstützt Slave- und Master-Funktionen, während die SSP-Hardware nur Slave-Funktionen unterstützt.

I2C:
I2C-Bus Anschluss. Dieser Anschluss ist Bestandteile der SSP (synchroner serieller Port).

CCP:
Anzahl der Capture/Compare/PWM-Module. Mit diesen Modulen lassen sich Impulse Messen und Erzeugen. Außerdem können pulsweitenmodulierte Signale ausgegeben werden.

Timer:
Anzahl der Timer. Ist nur 1 Timer vorhanden, handelt es sich um einen 8-Bit-Timer. Bei 3 Timern sind 2 davon 16-Bit breit. Der Watchdogtimer ist in dieser Zahl noch nicht enthalten.

nanoWatt
Stromspartechnologie, die vor allem auf einen kalibrierten, internen Taktgenerator beruht, dessen Frequenz während der Laufzeit umgeschaltet werden kann.

Preis
Die Conrad-Preise sind  Einzelpreise für die teuersten Varianten der Schaltkreise (Stand Mitte 2006). Bei der Wahl einfacherer Gehäuse, niedrigerer Taktfrequenz oder größerer Stückzahlen (ab 3 Stk.) sind die Preise z.T. deutlich niedriger.
Die Reichelt-Preise sind Preise der PICs in der jeweils schnellsten Variante im DIL-Gehäuse. (Stand Mai 2006.)

Von PBrenner unterstützt
Wenn PBrenner zusammen mit einem Brenner5 oder Brenner3 diesen PIC programmieren kann, so ist das hier erwähnt. Manchmal steht dort auch, ab welcher Programmversion die Unterstützung eingearbeitet ist.
Wenn die Unterstützung gerade eingearbeitet wird oder für die nähere Zukunft geplant ist steht das ebenfalls hier.

Auf jedem PIC befindet sich die Typenangabe mit angehangenen Zusätzen nach folgendem Muster:

AA	die maximale Taktfrequenz in MHz:	04 4 MHz 10 10 MHz 20 20 MHz
B	Temperaturbereich	leer 0°C ... 70°C I -40°C ... +85°C E -40°C ... +125°C
CC	Gehäuse (Zahlen in Klammern sind  die Gehäusebreite ohne Pins)	P PDIP (DIL 13,6 mm / 600 mil) Reihenabstand 15 mm Pinabstand 2,54 mm 40 Pins werden Schaltkreise mit <40 Pins  mit P bezeichnet, so ist SP gemeint! SP PDIP (DIL 6,5 mm / 300 mil) Reihenabstand 7,5mm Pinabstand 2,54 mm 8/14/18/28 Pins SO SOIC (7,5 mm / 300 mil) Pinabstand 1,27 mm 18/28 Pins SL SOIC (3,9 mm / 150 mil) Reihenabstand ca. 5,2 mm Pinabstand 1,27 mm 14 Pins SN SOIC (6,0 mm / 150 mil) Reihenabstand 7,5 mm Pinabstand 1,27 mm 8 Pins SS SSOP (5,3 mm / 209 mil) Pinabstand 1,27 mm 20/28 Pins MS MSOP (3mm) Reihenabstand ca. 4 mm Pinabstand 0,65 mm 8 Pins ST TSSOP (4,4mm) Reihenabstand ca. 6 mm Pinabstand 0,65 mm 14 Pins PT TQFP (10x10x1mm) Pinabstand 0,8 mm 44 Pins (10x10x1mm) Pinabstand 0,5 mm 64 Pins (12x12x1mm) Pinabstand 0,5 mm 80 Pins (12x12x1mm) Pinabstand 0,4 mm 100 Pins . PF TQFP (14x14x1mm) Pinabstand 0,8 mm 64 Pins (14x14x1mm) Pinabstand 0,65 mm 80 Pins (14x14x1mm) Pinabstand 0,5 mm 100 Pins PQ MQFP (10x10x2mm) Pinabstand 0,8 mm MF DFN-S (6 x 5 mm) Pinabstand 1,27 mm 8 Pins MF MLF (6 x 5 mm) Pinabstand 1,27 mm 8 Pins MLF (6 x 6 mm) Pinabstand 0,65 mm 28 Pins ML MLF (6x6mm  QFN) Pinabstand 0,65 mm 28 Pins L PLCC (17x17x4,4mm) Pinabstand 1,27 mm 44 Pins SOT-23 (3,0 x 1,6 x 1,1 mm) Reihenabstand ca. 2,5 mm Pinabstand 0,95 mm 6 Pins

PDIP ist das normale DIL-Gehäuse für die Montage auf gebohrten Leiterplatten oder in DIL-Fassungen. Der Reihenabstand beträgt bei 8-/14-/18- und 28-poligen ICs 7,5mm (Gehäusekennung SP). Nur 40-polige ICs werden mit 15-mm-Reihenabstand hergestellt (Gehäusekennung P). Der Pin-Abstand ist 2,54 mm (1/10 Zoll)
SOIC ist ein 1,5-mm-dickes SMD-Gehäuse zur Oberflächenmontage. Es gibt unterschiedliche Versionen mit verschiedenen Gehäusebreiten (SO, SL, SN).  Der Schaltkreis ist ohne Pins 4 mm, 6,5 mm oder 7,5 mm breit. Die Länge hängt von der Zahl der Pins ab. Der Pinabstand ist 1,27 mm.
DFN-S ist ein besonders flaches SMD-Gehäuse mit unter das Gehäuse gebogenen Lötflächen. Der Schaltkreis ist 6 mm breit und nur 1 mm dick. Es entspricht im Wesentlichen dem MLF-Gehäuse.
MLF-S ist ein besonders flaches SMD-Gehäuse mit unter das Gehäuse gebogenen Lötflächen. Der Schaltkreis ist 6 mm breit und nur 1 mm dick.
TSSOP ist ein besonders flaches SMD-Gehäuse mit einem PIN-Abstand von nur 0,65 mm. Der Schaltkreis ist dadurch sehr kurz und nur 1 mm dick.
TQFP bzw. MQFP sind quadratische SMD-Gehäuse. Die beiden Ausführungen haben leicht unterschiedliche Abmaße. Bei 64- 80- und 100-Pin TQFP-Gehäusen gibt es jeweils zwei unterschiedliche Ausführungen mit verschiedenen Pinabständen (PT bzw. PF).
PLCC ist ein quadratisches  Gehäuse, das sich nicht nur zum SMD-löten, sondern auch zum Einsatz in Schaltkreisfassungen (PLCC-Fassung) eignet.

Quelle: Datenblätter der Firma microchip