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
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User Program Memory (ROM/OTP/EPROM):
4 to 8K bytes
Data RAM: 256 bytes, including 64 bytes of
stack
Master Reset and Power-On Reset
Run, Wait, Slow, Halt and RAM Retention
modes
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
Programmable watchdog (WDG)
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
Synchronous Serial Peripheral Interface (SPI)
8-bit Analog-to-Digital converter (6 channels)
(ST72212 and ST72213 only)
8-bit Data Manipulation
63 Basic Instructions
17 main Addressing Modes
8 x 8 Unsigned Multiply Instruction
True Bit Manipulation
Complete Development Support on PC/DOS-
WINDOWS
TM
Real-Time Emulator
Full Software Package on DOS/WINDOWS
TM
(C-Compiler, Cross-Assembler, Debugger)
PSDIP32
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CSDIP32W
SO28
(See ordering information at the end of datasheet)
Device Summary
Features
ST72101G1
4K
ST72101G2
8K
ST72213G1
4K
one
yes
ST72212G2
8K
two
yes
Program Memory- bytes
RAM (stack) - bytes
16-bit Timers
ADC
Other Peripherals
Operating Supply
CPU Frequency
Temperature Range
Package
256 (64)
one
no
one
no
Watchdog, SPI
3 to 5.5 V
8MHz max (16MHz oscillator) - 4MHz max over 85°C
- 40°C to + 125°C
SO28 - SDIP32
Rev. 1.8
May 2001
1/85
1
Table of Contents
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2 External Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.3 Reset Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.4 Power-on Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 INTERRUPTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1 NON MASKABLE SOFTWARE INTERRUPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 EXTERNAL INTERRUPTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
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5.3.1
5.3.2
5.3.3
5.3.4
4.3 PERIPHERAL INTERRUPTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.4 POWER SAVING MODES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.2 Slow Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.3 Wait Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.4 Halt Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5 MISCELLANEOUS REGISTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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21
21
22
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17
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5 ON-CHIP PERIPHERALS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.1 I/O PORTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.2 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.3 I/O Port Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.4 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 WATCHDOG TIMER (WDG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.5 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.6 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 16-BIT TIMER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
95
Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
24
25
28
30
30
30
31
31
31
31
32
32
32
32
44
2/85
2
Table of Contents
5.3.5 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.6 Summary of Timer modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.7 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4 SERIAL PERIPHERAL INTERFACE (SPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.3 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.4 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.5 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.6 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.7 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5 8-BIT A/D CONVERTER (ADC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.2 Main Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.3 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.4 Low Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.5 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.6 Register Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 INSTRUCTION SET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1 ST7 ADDRESSING MODES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
44
45
50
50
50
50
52
59
59
60
63
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6.1.1 Inherent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.2 Immediate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.3 Direct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.4 Indexed (No Offset, Short, Long) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.5 Indirect (Short, Long) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.6 Indirect Indexed (Short, Long) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.7 Relative Mode (Direct, Indirect) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 INSTRUCTION GROUPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
b
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uc
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67
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67
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68
69
7 ELECTRICAL CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
7.1 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
7.2 RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
7.3 DC ELECTRICAL CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
7.4 RESET CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
7.5 OSCILLATOR CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
7.6 A/D CONVERTER CHARACTERISTICS (ST72212 AND ST72213 ONLY) . . . . . . . . . . . 76
7.7 SPI CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
8 GENERAL INFORMATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
8.1 EPROM ERASURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
8.2 PACKAGE MECHANICAL DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
8.3 ORDERING INFORMATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
8.3.1 Transfer Of Customer Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
9 SUMMARY OF CHANGES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3/85
3
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
OSCIN
OSCOUT
Internal
CLOCK
OSC
-
et
l
)
(s
so
b
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s)
P
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P
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b
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RESET
CONTROL
8-BIT CORE
ALU
ADDRESS AND DATA BUS
b
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PORT A
SPI
PORT B
ro
P
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P
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PA0 -> PA7
(8 bits)
PB0 -> PB7
(8 bits)
TIMER A
PORT C
PC0 -> PC5
(6 bits)
PROGRAM
MEMORY
(4 - 8K Bytes)
8-BIT ADC
1)
TIMER B
2)
RAM
(256 Bytes)
POWER
SUPPLY
V
DD
WATCHDOG
V
SS
1) ST72213 and ST72212 only
2) ST72212 only
4/85
4
ST72101/ST72212/ST72213
1.2 PIN DESCRIPTION
Figure 2. ST72212 Pinout (SO28)
Figure 5. ST72212 Pinout (SDIP32)
RESET
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
1) V
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
V
DD
V
SS
TEST/V
PP1)
PA0
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PC0/ICAP1_B/AIN0
PC1/OCMP1_B/AIN1
PC2/CLKOUT/AIN2
OSCIN
OSCOUT
SS/PB7
SCK/PB6
MISO/PB5
MOSI/PB4
NC
NC
OCMP2_A/PB3
ICAP2_A/PB2
OCMP1_A/PB1
ICAP1_A/PB0
AIN5/EXTCLK_A/PC5
AIN4/OCMP2_B/PC4
AIN3/ICAP2_B/PC3
1) V
on EPROM/OTP only
PP
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
PP
(1) V
on EPROM/OTP only
EPROM/OTP
l
Figure 3. ST72213 Pinout (SO28)
Figure 6. ST72213 Pinout (SDIP32)
od
s)
r
P
t(
te
uc
le
o
od
r
s
P
b
O
te
le
so
b
O
1) V
on EPROM/OTP only
PP
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
V
DD
V
SS
TEST/V
PP
PA0
PA1
PA2
1)
uc
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PC0/AIN0
PC1/AIN1
PC2/CLKOUT/AIN2
s)
t(
O
-
so
b
RESET
OSCIN
OSCOUT
SS/PB7
te
le
NC
NC
ro
P
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
V
DD
V
SS
TEST/V
PP1)
PA0
PA1
PA2
PA3
NC
NC
PA4
PA5
PA6
PA7
PC0/ICAP1_B/AIN0
PC1/OCMP1_B/AIN1
PC2/CLKOUT/AIN2
uc
d
s)
t(
b
-O
OCMP2_A/PB3
ICAP2_A/PB2
OCMP1_A/PB1
ICAP1_A/PB0
AIN5/EXTCLK_A/PC5
AIN4/PC4
AIN3/PC3
1) V
on EPROM/OTP only
PP
so
SCK/PB6
MISO/PB5
MOSI/PB4
te
le
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
r
P
od
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
s)
t(
uc
V
DD
V
SS
TEST/V
PP1)
PA0
PA1
PA2
PA3
NC
NC
PA4
PA5
PA6
PA7
PC0/AIN0
PC1/AIN1
PC2/CLKOUT/AIN2
Figure 4. ST72101 Pinout (SO28)
Figure 7. ST72101 Pinout (SDIP32)
RESET
OSCIN
OSCOUT
SS/PB7
SCK/PB6
MISO/PB5
MOSI/PB4
NC
NC
OCMP2_A/PB3
ICAP2_A/PB2
OCMP1_A/PB1
ICAP1_A/PB0
EXTCLK_A/PC5
PC4
PC3
1) V
PP
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
28
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23
22
21
20
19
18
17
16
15
V
DD
V
SS
TEST/V
PP 1)
PA0
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PC0
PC1
PC2/CLKOUT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
V
DD
V
SS
TEST/V
PP1)
PA0
PA1
PA2
PA3
NC
NC
PA4
PA5
PA6
PA7
PC0
PC1
PC2/CLKOUT
1) V
on EPROM/OTP only
PP
on EPROM/OTP only
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