英飛凌針對(duì)應(yīng)用而優(yōu)化的微控制器系列專用應(yīng)用套件給予全面支持

標(biāo)準(zhǔn)MCU架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)各式各樣不同型號(hào)的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品在CPU性能、內(nèi)存容量、外設(shè)功能和接口等方面各有千秋。用戶可以根據(jù)其應(yīng)用要求，從這個(gè)產(chǎn)品系列中挑選最適宜的微控制器。如果微控制器家族中的產(chǎn)品和/或系列業(yè)已針對(duì)特定系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)了功能和外設(shè)優(yōu)化，則將有助于提高效率。針對(duì)應(yīng)用而優(yōu)化的微控制器家族XMC1000以8位產(chǎn)品的價(jià)位，提供了32位產(chǎn)品的性能和功能。

XMC1000家族中的32位MCU可以替代迄今為止在工業(yè)應(yīng)用中使用的8位MCU。這是因?yàn)樗鼈?strong>集成了ARM公司的Cortex-M0內(nèi)核與豐富的外設(shè)功能、工具和評(píng)估套件于一體，具備很高的設(shè)計(jì)生產(chǎn)率，采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝(基于300毫米晶圓的65納米嵌入式閃存生產(chǎn)工藝)進(jìn)行生產(chǎn)。

結(jié)合最近推出的24引腳和40引腳VQFN封裝產(chǎn)品，微控制器英飛凌推出了豐富的、針對(duì)工業(yè)應(yīng)用的XMC1000家族微控制器產(chǎn)品，包含了超過(guò)60款產(chǎn)品，5種封裝類型。

采用VQFN-24封裝的XMC1000微控制器的外形尺寸僅為4毫米x 4毫米。因此，XMC1000微控制器非常適用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及傳感器和執(zhí)行器等在設(shè)計(jì)上必須高度緊湊的應(yīng)用。除VQFN封裝之外，也可提供采用16、28和38引腳TSSOP封裝的XMC1000 MCU。

面向不同應(yīng)用的專用系列

XMC1100、XMC1200和XMC1300三個(gè)系列的根本差別在于其內(nèi)存容量和外設(shè)組合。其閃存容量從8KB到200KB不等。此外，XMC1000 MCU搭載了高性能PWM定時(shí)器、12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和可編程串行通信接口。

這三個(gè)產(chǎn)品系列分別可以支持不同的專門應(yīng)用領(lǐng)域。譬如，XMC1100入門級(jí)系列具備諸多基本功能，有助于用戶邁入XMC世界。歸功于其12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和16位定時(shí)器，它可以生成多種不同的PWM模式。

所有型號(hào)的XMC1200產(chǎn)品均集成了面向觸摸控制和LED顯示控制的模塊(LEDTS)和用于LED調(diào)光和色彩控制的外設(shè)單元(亮度和色彩控制單元，BCCU)。XMC1300系列集成專用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的數(shù)學(xué)協(xié)處理器。

此外，XMC1000家族微控制器(以及XMC4000家族微控制器)均符合IEC60730 B類標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于在歐洲銷售的家用電器的安全要求。譬如，XMC MCU具備硬件糾錯(cuò)(ECC)功能，并且通過(guò)了相應(yīng)的內(nèi)存測(cè)試。另一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的特性是具備128位AES加速器的閃存加載器，這能夠更有效地保護(hù)軟件IP。

針對(duì)LED照明應(yīng)用而優(yōu)化

XMC1200系列非常適合LED照明應(yīng)用。同XMC1300系列一樣，它搭集成BCCU單元。BCCU單元的基本功能包括自動(dòng)從I/O處向外接LED驅(qū)動(dòng)器提供調(diào)光信號(hào)。(圖3) 經(jīng)專門設(shè)計(jì)，BCCU單元僅要求極少的代碼輸入即可自動(dòng)控制多通道LED燈泡的亮度和顏色。

一個(gè)關(guān)鍵特性是自動(dòng)高頻亮度調(diào)制(12位分辨率PDM)。這能為總共9個(gè)通道逐一單獨(dú)生成比特流。高頻技術(shù)可以為RGB應(yīng)用中使用的亮度值和/或顏色值生成高分辨率。這樣就能實(shí)現(xiàn)無(wú)閃爍顯示，同時(shí)支持多種不同的LED驅(qū)動(dòng)器和/或高性能LED。

BCCU集成了三個(gè)所謂的調(diào)光引擎。這能保證亮度呈指數(shù)變化。指數(shù)調(diào)光和光線強(qiáng)度的線性變化能夠?qū)崿F(xiàn)人類肉眼所習(xí)以為常的調(diào)光步長(zhǎng)和顏色變化。

高能效電機(jī)控制

XMC1300系列專門針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元而優(yōu)化。采用一種簡(jiǎn)單的方法，即可利用其定時(shí)器單元CCU4/CCU8和位置接口POSIF來(lái)計(jì)算電機(jī)的位置和速度。此外，其數(shù)學(xué)協(xié)處理器能夠執(zhí)行24位分辨率矢量旋轉(zhuǎn)(PARK變換)，因此，可支持實(shí)現(xiàn)需要較強(qiáng)運(yùn)算能力的磁場(chǎng)定向控制算法。

譬如，捕獲/比較單元CCU4可被用于生成脈沖，或者在抖頻功能的輔助下，用于穩(wěn)定慢速控制回路。結(jié)合可編程POSIF模塊，也可用于連接增量式編碼器。因?yàn)镻OSIF單元可以同時(shí)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，因此針對(duì)各式各樣的應(yīng)用，使用POSIF可以提高準(zhǔn)確度，簡(jiǎn)化控制軟件。低通濾波器可以抑制霍爾傳感器和/或旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的噪聲和干擾，這些噪聲和干擾會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的位置和/或速度讀數(shù)。

借助CCU8和額外的比較通道，可為上升和下降比較事件產(chǎn)生不同的延時(shí)，以生成非對(duì)稱PWM信號(hào)。典型應(yīng)用包括面向執(zhí)行器的三相逆變器以及針對(duì)光伏應(yīng)用的三電平逆變器和半橋變壓器控制。

64MHz數(shù)學(xué)協(xié)處理器包含了32位除法器和用于三角函數(shù)計(jì)算的24位Cordic單元。除法器和Cordic單元均可與Cortex-M0-CPU并行工作。數(shù)學(xué)單元大幅提高了執(zhí)行實(shí)時(shí)任務(wù)的處理能力。

高效的開發(fā)支持

所有現(xiàn)代應(yīng)用的一個(gè)共同特征是，軟件越來(lái)越復(fù)雜。為了高效地使用外設(shè)，往往有必要采用復(fù)雜的算法。換言之，要求高效的軟件開發(fā)環(huán)境。最理想的，能提供可以支持具備經(jīng)預(yù)先定義和測(cè)試的軟件組件(App)的自動(dòng)代碼生成工具。這樣就可以根據(jù)需要在芯片上自動(dòng)準(zhǔn)確地分配所需資源。

DAVE是一個(gè)免費(fèi)提供的適用于所有XMC微控制器的集成式開發(fā)平臺(tái)。利用DAVE，可以快速開發(fā)應(yīng)用庫(kù)，完成所有與硬件有關(guān)的任務(wù)，并提供中間件解決方案。目前可提供的約170多款DAVEApp，允許組合和配置軟件組件，自動(dòng)為這些軟件組件分配可用的微控制器微控制器資源，以及為應(yīng)用庫(kù)生成C代碼等。然后，由此生成的C代碼既可以在具備集成式GNU編譯器和調(diào)試器的DAVE上用于進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用，也可以導(dǎo)入第三方工具，如ARM MDK、Atollic TrueStudio、IAR EWARM、TASKING或Rowley等。

此外，英飛凌業(yè)已經(jīng)獲得ARM®微控制器微控制器開發(fā)套件(MDK)的“芯片廠家版”許可。嵌入式軟件開發(fā)人員可以在www2.keil.com/infineon/mdk免費(fèi)下載ARM MDK。這個(gè)免費(fèi)許可允許使用相關(guān)開發(fā)工具開發(fā)代碼容量不超過(guò)128KB的XMC1000應(yīng)用程序。僅需簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)操作，即可通過(guò)CMSIS-PACK接口將在DAVE™上開發(fā)的應(yīng)用庫(kù)導(dǎo)入ARM MDK。

定制應(yīng)用套件

對(duì)用戶而言，專用應(yīng)用套件的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是其組件彼此協(xié)調(diào)，允許用戶立即開始針對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。利用一個(gè)所謂的“引導(dǎo)套件”( 評(píng)估套件)，可以對(duì)XMC1000產(chǎn)品進(jìn)行簡(jiǎn)單的評(píng)估。三個(gè)產(chǎn)品系列(具備64 KB閃存的XMC 1100、具備200 KB閃存的XMC 1200和具備200 KB閃存的XMC 1300)均可提供該引導(dǎo)套件。

XMC1000電機(jī)控制應(yīng)用套件包含了一個(gè)具備XMC1300和可拆卸Segger J-Link調(diào)試接口的微控制器板，以及相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)板(12至24 V，最大3 A)。板上搭載了集成霍爾傳感器的三相電機(jī)(24 V、15 W);也提供了旋轉(zhuǎn)編碼器以供選擇。這個(gè)套件提供電源適配器(24 V、1 A)方便用戶評(píng)估?？芍С指鞣N類型的電機(jī)控制方案：開環(huán)V/f、有傳感器(霍爾)/無(wú)傳感器方波、正弦波控制，以及霍爾傳感器、編碼器或無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制(FOC)。在軟件方面，可提供基于DAVE開發(fā)環(huán)境以及面向各種類型電機(jī)控制的應(yīng)用程序。

英飛凌也提供了相關(guān)套件來(lái)支持LED應(yīng)用。LED照明應(yīng)用套件包含了具備200 KB閃存和Segger J-Link接口的XMC1200微控制器。套件內(nèi)包含了兩個(gè)LED板：一個(gè)彩色LED卡和一個(gè)白色LED卡。彩色LED卡配備了三個(gè)RGB-LED(10 mA)、DALI、DMX和RF接口以及一個(gè)環(huán)境光線傳感器。白色LED卡包含了分為4串的20只白色LED(20 mA)，可支持DALI和/或RF接口，并且除環(huán)境光線傳感器之外，還具備溫度傳感器。

評(píng)估套件日益微型化

配備了XMC1100的XMC 2Go或許是世界上最小巧的特性完備的微控制器評(píng)估套件。(圖7) 配備了XMC1100微控制器的XMC 2Go是英飛凌新推出的一款價(jià)格適宜的評(píng)估板，具備在32 MHz上運(yùn)行的ARM Cortex-M0 CPU、64 KB閃存和16 KB隨機(jī)存儲(chǔ)器。XMC 2Go擁有一套完備的板載器件，包括板載調(diào)試器，允許立即開始開發(fā)代碼。借助XMC 2Go，設(shè)計(jì)人員可以編寫應(yīng)用和制作小裝置——它非常適用于試驗(yàn)電路板。這個(gè)套件包含了板載J-Link Lite調(diào)試器(利用XMC4200微控制器微控制器實(shí)現(xiàn))、USB電源(微型USB)防靜電和反向電流保護(hù)裝置、兩個(gè)用戶LED和一個(gè)適用于試驗(yàn)電路板的2x8引腳排針。

總結(jié)

具備面向特定應(yīng)用的外設(shè)單元的微控制器微控制器架構(gòu)、強(qiáng)大的自動(dòng)化開發(fā)環(huán)境和針對(duì)實(shí)際應(yīng)用的評(píng)估套件，是構(gòu)成以應(yīng)用為導(dǎo)向的現(xiàn)代化MCU系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要要素。事實(shí)上，有了XMC1000架構(gòu)、DAVE開發(fā)環(huán)境和DAVE應(yīng)用程序以及專用應(yīng)用套件，即可提供以應(yīng)用為導(dǎo)向的解決方案，用于快速、可靠地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。