ST72141K2
8-bit MCU with electric-motor control,
ADC, 16-bit timers, SPI interface
NOT FOR NEW DESIGN
Features
■
■
■
■
■
■
■
Memories
– 8K Program memory (ROM/OTP)
– 256 Bytes RAM
Clock, Reset and Supply Management
– Enhanced reset system
– Low voltage supply supervisor
– 3 Power saving modes
14 I/O Ports
– 14 multifunctional bidirectional I/O lines with:
External interrupt capability (2 vectors), 13 al-
ternate function lines, 3 high sink outputs
Motor Control peripheral
– 6 PWM output channels
– Emergency pin to force outputs to HiZ state
– 3 analog inputs for rotor position detection
with no need for additional sensors
– Comparator for current limitation
3 Timers
– Two 16-bit timers with: 2 input captures, 2 out-
put compares, external clock input, PWM and
Pulse generator modes
– Watchdog timer for system integrity
Communications Interface
– SPI synchronous serial interface
Analog Peripheral
– 8-bit ADC with 8 input pins
SDIP32
Table 1. Device Summary
Program memory - bytes
RAM (stack) - bytes
Peripherals
Operating Supply
CPU Frequency
Operating Temperature
Packages
b
O
so
Features
te
le
r
P
uc
od
s)
t(
bs
-O
■
■
Instruction Set
– 8-bit data manipulation
– 63 basic instructions
– 17 main addressing modes
– 8 x 8 unsigned multiply instruction
– True bit manipulation
Development Tools
– Full hardware/software development package
et
l
o
P
e
od
r
s)
t(
uc
SO34S
ST72141K2
8K
256 (64)
Motor control, Watchdog, Two 16-bit timers,
SPI, ADC
4V to 5.5V
4 or 8 MHz (with 8 or 16 MHz oscillator)
-40°C to +85°C / -40°C to +125°C
SO34 / SDIP32
November 2008
Rev. 2
1/133
1
Table of Contents
1 GENERAL DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2 PIN DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 EXTERNAL CONNECTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4 REGISTER & MEMORY MAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5 OTP PROGRAM MEMORY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2 CENTRAL PROCESSING UNIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2 MAIN FEATURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3 CPU REGISTERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3 SUPPLY, RESET AND CLOCK MANAGEMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1 LOW VOLTAGE DETECTOR (LVD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2 RESET MANAGER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3 LOW CONSUMPTION OSCILLATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.4 MAIN CLOCK CONTROLLER (MCC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4 INTERRUPTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.1 NON MASKABLE SOFTWARE INTERRUPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.2 EXTERNAL INTERRUPTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.3 PERIPHERAL INTERRUPTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5 POWER SAVING MODES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.2 HALT MODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.3 WAIT MODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.4 SLOW MODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6 I/O PORTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.2 FUNCTIONAL DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.2.1 Input Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2 Output Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.3 Alternate Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3 I/O PORT IMPLEMENTATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.1 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
7 MISCELLANEOUS REGISTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
7.1 I/O PORT INTERRUPT SENSITIVITY DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
O
so
b
te
le
r
P
uc
od
s)
t(
bs
-O
et
l
o
P
e
od
r
s)
t(
uc
31
31
31
34
7.2 I/O PORT ALTERNATE FUNCTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
7.3 CLOCK PRESCALER SELECTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
7.4 MISCELLANEOUS REGISTER DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
8 ON-CHIP PERIPHERALS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
8.1 MOTOR CONTROLLER (MTC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
8.1.1
8.1.2
8.1.3
8.1.4
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
133
.
...
Application Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
40
40
44
2/133
2
Table of Contents
8.1.5 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1.6 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1.7 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2 WATCHDOG TIMER (WDG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.3 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.4 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.5 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.6 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3 16-BIT TIMER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.3 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.4 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.5 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.6 Summary of Timer modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.7 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4 SERIAL PERIPHERAL INTERFACE (SPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
66
66
67
75
75
75
76
76
76
76
78
78
78
78
90
90
90
91
96
8.4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
8.4.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
8.4.3 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
8.4.4 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
8.4.5 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
8.4.6 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
8.4.7 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
8.5 8-BIT A/D CONVERTER (ADC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
8.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5.3 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5.4 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5.5 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5.6 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9 INSTRUCTION SET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1 ST7 ADDRESSING MODES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.1 Inherent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.2 Immediate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3 Direct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.4 Indexed (No Offset, Short, Long) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.5 Indirect (Short, Long) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.6 Indirect Indexed (Short, Long) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.7 Relative Mode (Direct, Indirect) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2 INSTRUCTION GROUPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
O
so
b
te
le
r
P
uc
od
s)
t(
bs
-O
et
l
o
P
e
od
r
s)
t(
uc
109
109
110
110
110
111
112
112
113
113
113
113
113
114
114
115
10 ELECTRICAL CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
10.1 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
10.2 RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
10.3 DC ELECTRICAL CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
3/133
3
Table of Contents
10.4 GENERAL TIMING CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
10.5 I/O PORT CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
10.6 SUPPLY, RESET AND CLOCK CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
10.6.1Supply Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.6.2RESET Sequence Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.6.3Clock System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.7 PERIPHERAL CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
121
121
121
122
11 PACKAGE CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
11.1 PACKAGE MECHANICAL DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
11.2 ORDERING INFORMATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
12 SUMMARY OF CHANGES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
O
so
b
te
le
r
P
uc
od
s)
t(
bs
-O
et
l
o
P
e
od
r
s)
t(
uc
133
4/133
1
ST72141K2
1 GENERAL DESCRIPTION
1.1 INTRODUCTION
The ST72141K devices are members of the ST7
microcontroller family designed specifically for mo-
tor control applications and including A/D conver-
sion and SPI interface capabilities. They include
an on-chip Moter Controller peripheral for control
of electric brushless moters with or without sen-
sors. An example application, for 6-step control of
a Permanent Magnet DC motor, is shown in
Figure
1.
The ST72141K devices are based on a common
industry-standard 8-bit core, featuring an en-
hanced instruction set.
Under software control, they can be placed in
WAIT, SLOW, or HALT mode, reducing power
consumption when the application is in idle or
standby state.
The enhanced instruction set and addressing
modes of the ST7 offer both power and flexibility to
software developers, enabling the design of highly
efficient and compact application code. In addition
to standard 8-bit data management, all ST7 micro-
controllers feature true bit manipulation, 8x8 un-
signed multiplication and indirect addressing
modes.
Figure 1. Example of a 6-step-controlled Motor
ST7
MCO5-0
6
300V
0
2
B
I
1
I
6
I
4
I
3
I
5
3
5
I
2
1
C
4
MCIB
MTC
MCIA
MCIC
A
Net
Σ
1
0
1
2
3
4
5
A
B
300V
150V
0
300V
150V
0
300V
150V
0
Step
Σ
2
Σ
3
Σ
4
Σ
5
Σ
6
Figure 2. Device Block Diagram
OSC1
OSC2
V
DD
V
SS
b
O
so
te
le
RESET
r
P
uc
od
OSC
POWER
SUPPLY
ALU
DIV
s)
t(
LVD
bs
-O
C
et
l
o
PORT A
8-BIT ADC
TIMER B
TIMER A
P
e
od
r
s)
t(
uc
Σ
1
Σ
2
Σ
3
Internal
CLOCK
PA7:0
(8-BIT)
OC1A
MCO5:0
MCIA:C
CONTROL
ADDRESS AND DATA BUS
8-BIT CORE
MOTOR CTRL
MCES
MCCFI
PORT B
SPI
PB5:0
(6-BIT)
8Kb-memory
256b-RAM
WATCHDOG
5/133
4
