May 2001

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ST72E331

ST72T331

8-BIT MCU WITH 8 TO 16K OTP/EPROM, 256 EEPROM,

384 TO 512 BYTES RAM, ADC, WDG, SCI, SPI AND 2 TIMERS

DATASHEET

User Program Memory (OTP/EPROM):
8 to 16K bytes

User EEPROM: 256 bytes

Data RAM: 384 to 512 bytes including 256 bytes
of stack

Master Reset and Power-On Reset

Low Voltage Detector (LVD) Reset option

Run and Power Saving modes

44 or 32 multifunctional bidirectional I/O lines:
15 or 9 programmable interrupt inputs
8 or 4 high sink outputs
8 or 6 analog alternate inputs
13 alternate functions

EMI filtering

Software or Hardware Watchdog (WDG)

Two 16-bit Timers, each featuring:
2 Input Captures

2 Output Compares

External Clock input (on Timer A)
PWM and Pulse Generator modes

Synchronous Serial Peripheral Interface (SPI)

Asynchronous Serial Communications Interface
(SCI)

8-bit ADC with 8 channels

8-bit Data Manipulation

63 basic Instructions and 17 main Addressing
Modes

8 x 8 Unsigned Multiply Instruction

True Bit Manipulation

Complete Development Support on DOS/
WINDOWS

Real-Time Emulator

Full Software Package on DOS/WINDOWS

(C-Compiler, Cross-Assembler, Debugger)

Notes:

1. One only on Timer A.

2. Six channels only for ST72T331J.

Device Summary

Note: The ROM versions are supported by the ST72334 family.

TQFP44

PSDIP42

PSDIP56

CSDIP42W

CSDIP56W

TQFP64

(See ordering information at the end of datashee

Features

ST72T331J2

ST72T331J4

ST72T331N2

ST72T331N4

Program Memory - bytes

16K

EEPROM - bytes

256

RAM (stack) - bytes

384 (256)

512 (256)

384 (256)

512 (256)

Peripherals

Watchdog, Timers, SPI, SCI, ADC and optional Low Voltage Detector Reset

Operating Supply

3 to 5.5 V

CPU Frequency

8MHz max (16MHz oscillator) - 4MHz max over 85°C

Temperature Range

- 40°C to + 125°C

Package

TQFP44 - SDIP42

TQFP64 - SDIP56

Rev. 1.8

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Table of Contents

ST72E331
ST72T331 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1 GENERAL DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2 PIN DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3 EXTERNAL CONNECTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.4 MEMORY MAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.5 OPTION BYTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2 CENTRAL PROCESSING UNIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.2 MAIN FEATURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.3 CPU REGISTERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3 CLOCKS, RESET, INTERRUPTS & POWER SAVING MODES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.1 CLOCK SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.1.1 General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.1.2 External Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.2 RESET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2.2 External Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2.3 Reset Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2.4 Low Voltage Detector Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4 INTERRUPTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.1 NON MASKABLE SOFTWARE INTERRUPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.2 EXTERNAL INTERRUPTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.3 PERIPHERAL INTERRUPTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.4 POWER SAVING MODES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.4.2 Slow Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.4.3 Wait Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.4.4 Halt Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4.5 MISCELLANEOUS REGISTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

5 ON-CHIP PERIPHERALS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

5.1 I/O PORTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

5.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.1.2 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.1.3 I/O Port Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.1.4 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

5.2 EEPROM (EEP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5.2.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5.2.3 Functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.2.4 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2.5 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2.6 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

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Table of Contents

5.3 WATCHDOG TIMER (WDG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.3.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.3.3 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.3.4 Hardware Watchdog Option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.3.5 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.3.6 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.3.7 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.4 16-BIT TIMER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5.4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.4.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.4.3 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.4.4 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.4.5 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.4.6 Summary of Timer modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.4.7 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

5.5 SERIAL COMMUNICATIONS INTERFACE (SCI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

5.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.5.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.5.3 General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.5.4 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.5.5 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.5.6 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.5.7 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

5.6 SERIAL PERIPHERAL INTERFACE (SPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

5.6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.6.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.6.3 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.6.4 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.6.5 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
5.6.6 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
5.6.7 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

5.7 8-BIT A/D CONVERTER (ADC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

5.7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.7.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.7.3 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
5.7.4 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
5.7.5 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
5.7.6 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

6 INSTRUCTION SET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

6.1 ST7 ADDRESSING MODES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

6.1.1 Inherent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6.1.2 Immediate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6.1.3 Direct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6.1.4 Indexed (No Offset, Short, Long) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6.1.5 Indirect (Short, Long) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6.1.6 Indirect Indexed (Short, Long) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6.1.7 Relative Mode (Direct, Indirect) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

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ST72E331 ST72T331

6.2 INSTRUCTION GROUPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

7 ELECTRICAL CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

7.1 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

7.2 RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

7.3 RESET CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

7.4 OSCILLATOR CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

7.5 DC ELECTRICAL CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

7.6 PERIPHERAL CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

8 GENERAL INFORMATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

8.1 EPROM ERASURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

8.2 PACKAGE MECHANICAL DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

8.3 ORDERING INFORMATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

9 SUMMARY OF CHANGES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

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ST72E331 ST72T331

1 GENERAL DESCRIPTION

1.1 INTRODUCTION

The ST72T331 HCMOS Microcontroller Unit
(MCU) is a member of the ST7 family. The device
is based on an industry-standard 8-bit core and
features an enhanced instruction set. The device
is normally operated at a 16 MHz oscillator fre-
quency. Under software control, the ST72T331
may be placed in either Wait, Slow or Halt modes,
thus reducing power consumption. The enhanced
instruction set and addressing modes afford real
programming potential. In addition to standard
8-bit data management, the ST72T331 features
true bit manipulation, 8x8 unsigned multiplication
and indirect addressing modes on the whole mem-
ory. The device includes a low consumption and

fast start on-chip oscillator, CPU, program memo-
ry (OTP/EPROM versions), EEPROM, RAM, 44
(QFP64 and SDIP56) or 32 (QFP44 and SDIP42)
I/O lines, a Low Voltage Detector (LVD) and the
following on-chip peripherals: Analog-to-Digital
converter (ADC) with 8 (QFP64, SDIP56) or 6
(QFP44, SDIP42) multiplexed analog inputs, in-
dustry standard synchronous SPI and asynchro-
nous SCI serial interfaces, digital Watchdog, two
independent 16-bit Timers, one featuring an Exter-
nal Clock Input, and both featuring Pulse Genera-
tor capabilities, 2 Input Captures and 2 Output
Compares (only 1 Input Capture and 1 Output
Compare on Timer A).

Figure 1. ST72T331 Block Diagram

8-BIT CORE

ALU

DDRE

A
ND DA

B
U

OSCIN

OSCOUT

RESET

PORT B

TIMER B

PORT C

SPI

PORT E

SCI

PORT D

8-BIT ADC

WATCHDOG

PB0 -> PB7

PC0 -> PC7

PE0 -> PE7

PD0 -> PD7

OSC

Internal
CLOCK

CONTROL

RAM

(384 - 512 Bytes)

PORT F

PF0 -> PF2,4,6,7

TIMER A

PORT A

PA0 -> PA7

SSA

DDA

(6 bits for ST72T331N)

(6 bits)

EEPROM

(256 Bytes)

AND LVD

(2 bits for ST72T331J)

(8 bits for ST72T331N)

(6 bits for ST72T331J)

(8 bits for ST72T331N)

(5 bits for ST72T331J)

(8 bits)

(8 bits for ST72T331N)

(5 bits for ST72T331J)

POWER
SUPPLY

PROGRAM

(8 - 16K Bytes)

MEMORY

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