September 1999
1/84
ST72101/ST72212/ST72213
8-BIT MCU WITH 4 TO 8K ROM/OTP/EPROM,
256 BYTES RAM, ADC, WDG, SPI AND 1 OR 2 TIMERS
DATASHEET
s
User Program Memory (ROM/OTP/EPROM):
4 to 8K bytes
s
Data RAM: 256 bytes, including 64 bytes of
stack
s
Master Reset and Power-On Reset
s
Run, Wait, Slow, Halt and RAM Retention
modes
s
22 multifunctional bidirectional I/O lines:
22 programmable interrupt inputs
8 high sink outputs
6 analog alternate inputs
10 to 14 alternate functions
EMI filtering
s
Programmable watchdog (WDG)
s
One or two 16-bit Timers, each featuring:
2 Input Captures
2 Output Compares
External Clock input (on Timer A only)
PWM and Pulse Generator modes
s
Synchronous Serial Peripheral Interface (SPI)
s
8-bit Analog-to-Digital converter (6 channels)
(ST72212 and ST72213 only)
s
8-bit Data Manipulation
s
63 Basic Instructions
s
17 main Addressing Modes
s
8 x 8 Unsigned Multiply Instruction
s
True Bit Manipulation
s
Complete Development Support on PC/DOS-
WINDOWS
TM
Real-Time Emulator
s
Full Software Package on DOS/WINDOWS
TM
(C-Compiler, Cross-Assembler, Debugger)
Device Summary
SO28
PSDIP32
CSDIP32W
(See ordering information at the end of datasheet)
Features
ST72101G1
ST72101G2
ST72213G1
ST72212G2
Program Memory- bytes
4K
8K
4K
8K
RAM (stack) - bytes
256 (64)
16-bit Timers
one
one
one
two
ADC
no
no
yes
yes
Other Peripherals
Watchdog, SPI
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
SO28 - SDIP32
1
Rev. 1.7
2/84
Table of Contents
95
1 GENERAL DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 PIN DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 EXTERNAL CONNECTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4 MEMORY MAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2 CENTRAL PROCESSING UNIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2 MAIN FEATURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3 CPU REGISTERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3 CLOCKS, RESET, INTERRUPTS & POWER SAVING MODES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1 CLOCK SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1.1 General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2 RESET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2.2 External Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2.3 Reset Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2.4 Power-on Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.3 INTERRUPTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4 POWER SAVING MODES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4.2 Slow Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4.3 Wait Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4.4 Halt Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.5 MISCELLANEOUS REGISTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4 ON-CHIP PERIPHERALS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.1 I/O PORTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.1.2 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.1.3 I/O Port Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.1.4 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.2 WATCHDOG TIMER (WDG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.2.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.2.3 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2.4 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2.5 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2.6 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.3 16-BIT TIMER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.3.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.3.3 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.3.4 Low Power Modes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.3.5 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.3.6 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2
3/84
Table of Contents
4.4 SERIAL PERIPHERAL INTERFACE (SPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.4.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.4.3 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.4.4 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.4.5 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.4.6 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.4.7 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.5 8-BIT A/D CONVERTER (ADC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.5.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.5.3 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.5.4 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.5.5 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.5.6 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5 INSTRUCTION SET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.1 ST7 ADDRESSING MODES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.1.1 Inherent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5.1.2 Immediate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5.1.3 Direct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5.1.4 Indexed (No Offset, Short, Long) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5.1.5 Indirect (Short, Long) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5.1.6 Indirect Indexed (Short, Long) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.1.7 Relative mode (Direct, Indirect) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.2 INSTRUCTION GROUPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
6 ELECTRICAL CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
6.1 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
6.2 RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
6.3 DC ELECTRICAL CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6.4 RESET CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
6.5 OSCILLATOR CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
6.6 A/D CONVERTER CHARACTERISTICS (ST72212 AND ST72213 ONLY) . . . . . . . . . . . 75
6.7 SPI CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
7 GENERAL INFORMATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
7.1 EPROM ERASURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
7.2 PACKAGE MECHANICAL DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
7.3 ORDERING INFORMATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
7.3.1 Transfer Of Customer Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
8 SUMMARY OF CHANGES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3
4/84
ST72101/ST72212/ST72213
1 GENERAL DESCRIPTION
1.1 INTRODUCTION
The ST72101, ST72213 and ST72212 HCMOS
Microcontroller Units are members of the ST7
family. These devices are based on an industry-
standard 8-bit core and feature an enhanced
instruction set. They normally operate at a 16MHz
oscillator frequency. Under software control, the
ST72101, ST72213 and ST72212 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 ST72101, ST72213
and ST72212 feature true bit manipulation, 8x8
unsigned multiplication and indirect addressing
modes on the whole memory. The devices include
an on-chip oscillator, CPU, program memory
(ROM/OTP/EPROM versions), RAM, 22 I/O lines
and the following on-chip peripherals: Analog-to-
Digital Converter (ADC) with 6 multiplexed analog
inputs (ST72212 and ST72213 only), industry
standard synchronous SPI serial interface, digital
Watchdog, one or two independent 16-bit Timers,
one featuring an External Clock Input, and both
featuring Pulse Generator capabilities, 2 Input
Captures and 2 Output Compares.
Figure 1. ST72101, ST72213 and ST72212 Block Diagram
8-BIT CORE
ALU
ADDRESS
AND
DATA
BUS
OSCIN
OSCOUT
RESET
PORT B
TIMER A
PORT A
SPI
PORT C
8-BIT ADC
1)
WATCHDOG
PB0 -> PB7
(8 bits)
PC0 -> PC5
(6 bits)
OSC
Internal
CLOCK
CONTR OL
RAM
(256 Bytes)
PA0 -> PA7
(8 bits)
V
SS
V
DD
POWER
SUPPLY
TIMER B
2)
1) ST72213 and ST72212 only
2) ST72212 only
PROGRAM
(4 - 8K Bytes)
MEMORY
4
5/84
ST72101/ST72212/ST72213
1.2 PIN DESCRIPTION
Figure 2. ST72212 Pinout (SO28)
Figure 3. ST72213 Pinout (SO28)
Figure 4. ST72101 Pinout (SO28)
Figure 5. ST72212 Pinout (SDIP32)
Figure 6. ST72213 Pinout (SDIP32)
Figure 7. ST72101 Pinout (SDIP32)
V
D D
V
SS
TEST/V
PP
1)
PA0
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PC0/ICAP1_B/AIN0
PC1/OCMP1_B/AIN1
PC2/CLKOUT/AIN2
RESET
OSCIN
OSCOUT
SS/PB7
SCK/PB6
MISO/PB5
MOSI/PB4
OCMP2_A/PB3
ICAP2_A/PB2
OCMP1_A/PB1
ICAP1_A/PB0
AIN5/EXTCLK_A/PC5
AIN4/OCMP2_B/PC4
AIN3/ICAP2_B/PC3
15
16
17
18
19
20
28
27
26
25
24
23
22
21
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1) V
PP
on EPROM/OTP only
V
DD
V
SS
TEST/V
PP
1)
PA0
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PC0/AIN0
PC1/AIN1
PC2/CLKOUT/AIN2
RESET
OSCIN
OSCOUT
SS/PB7
SCK/PB6
MISO/PB5
MOSI/PB4
OCMP2_A/PB3
ICAP2_A/PB2
OCMP1_A/PB1
ICAP1_A/PB0
AIN5/EXTCLK_A/PC5
AIN4/PC4
AIN3/PC3
15
16
17
18
19
20
28
27
26
25
24
23
22
21
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1) V
PP
on EPROM/OTP only
V
DD
V
SS
TEST/V
PP
1)
PA0
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PC0
PC1
PC2/CLKOUT
RESET
OSCIN
OSCOUT
SS/PB7
SCK/PB6
MISO/PB5
MOSI/PB4
OCMP2_A/PB3
ICAP2_A/PB2
OCMP1_A/PB1
ICAP1_A/PB0
EXTCLK_A/PC5
PC4
PC3
15
16
17
18
19
20
28
27
26
25
24
23
22
21
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1) V
PP
on EPROM/OTP only
RESET
OSCIN
OSCOUT
SS/PB7
SCK/PB6
MISO/PB5
MOSI/PB4
OCMP2_A/PB3
ICAP2_A/PB2
OCMP1_A/PB1
ICAP1_A/PB0
AIN5/EXTCLK_A/PC5
AIN4/OCMP2_B/PC4
AIN3/ICAP2_B/PC3
V
DD
V
SS
TEST/V
PP
1)
PA0
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PC0/ICAP1_B/AIN0
PC1/OCMP1_B/AIN1
PC2/CLKOUT/AIN2
NC
NC
NC
NC
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
29
30
31
32
1) V
PP
on EPROM/OTP only
RESET
OSCIN
OSCOUT
SS/PB7
SCK/PB6
MISO/PB5
MOSI/PB4
OCMP2_A/PB3
ICAP2_A/PB2
OCMP1_A/PB1
ICAP1_A/PB0
AIN5/EXTCLK_A/PC5
AIN4/PC4
AIN3/PC3
NC
NC
V
DD
V
SS
TEST/V
PP
1)
PA0
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PC0/AIN0
PC1/AIN1
PC2/CLKOUT/AIN2
NC
NC
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
29
30
31
32
1) V
PP
on EPROM/OTP only
V
DD
V
SS
TEST/V
PP
1)
PA0
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PC0
PC1
PC2/CLKOUT
RESET
OSCIN
OSCOUT
SS/PB7
SCK/PB6
MISO/PB5
MOSI/PB4
OCMP2_A/PB3
ICAP2_A/PB2
OCMP1_A/PB1
ICAP1_A/PB0
EXTCLK_A/PC5
PC4
PC3
NC
NC
NC
NC
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
29
30
31
32
1) V
PP
on EPROM/OTP only
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