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小车处理器之剖析~

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摘要

56F8013是基于56800E核心的数字信号控制器产品系列。凭借灵活的外设接口配置,它在单个芯片上组合DSP处理功能和微控制器功能,从而创建了一个非常经济高效的解决方案。56F8013成本低,配置灵活,拥有紧凑程序代码,适合于多种应用场合,例如:电机控制、智能电机、家用电器、工业照明电源、LCD背光电源、UPS、开关电源等。

 

56F8013 的核心电路图

 

 

 

 

 

 

 

56F8013 的输出主要包括:

1.  6通道PWM模块

2.  串行通行接口(SPI)

3.  16位定时器

4.  6通道12位ADC

5.  26个GPIO

 

 

 

 

56F8013 的参数


 

特性

56F8013

性能

32MHz/MIPS

温度范围

-40 至105°C

工作电压

3 至3.6V

Flash

16Kb

RAM

4Kb

PWM

1x6 通道

12-位ADC

2 x 3 通道

12-位DAC

模拟比较器

16位定时器

4

可编程间隔定时器

GPIO(最大值)

26

IIC

SCI

1个带有S. LIN的SCI

SPI

1

CAN

JTAG/EOnCE

封装

32 LQFP

 

56F8013 的功能

(1)32Mhz主频率可以实现32 MIPS的操作

(2)片上内存包括高速的随机存贮器(RAM)和非易失性存贮器
- 16K字节程序快闪存贮器(Flash)
- 4K 字节数据/程序随机存贮器(RAM)

(3)片内闪存加密功能防止未授权读取存贮器的内容

(4)闪存写保护可以防止快闪存贮器的内容被意外地修改

(5)JTAG + 增强型片上仿真模块(EOnCE) 提供非强制性实时调试功能

(6)4个36位累加器

(7)16位和32位双向桶形移位器(Barrel Shifter)

(8)配置独特寻址模式的并行操作指令集

(9)硬件循环操作指令(DO-LOOP) 和重复操作指令(REP)

(10)3组内部地址总线

(11)4组内部数据总线

(12)支持MCU类型的软件堆栈操作

(13)支持MCU类型的寻址模式和指令

(14)单周期内同步执行16位x 16位乘-累加(MAC)和存取操作数的操作

(15)内存利用率和控制及信号处理功能高于其它同等类型的产品

 

56F8013的优点和特性

一.高性能56800E 内核
(1)总线结构和控制器内核可提供出众的16 位定点信号处理性能;
(2)出色的控制和协议处理功能及代码密度;
(3)卓越的MCU 控制性能。
二. 性能领先的闪存
(1)无以伦比的可靠性历经最恶劣环境下的考验;
(2)支持模拟EEPROM 的功能;
(3)灵活、全面的在线闪存编程功能;
(4)性能增强型接口和总线结构,使闪存具备出色的信号处理功能;
(5)闪存加密保护功能提供知识产权的保护。
三. 稳压器和电源监控器
(1)芯片带有内置稳压器和电源监控器。采用3.3V 电压供电时,芯片可以产生各种内部所需的电压;
(2)具有上电复位(POR)和低压检测等功能,可减少外部元器件的数量,节约系统成本。
四. 内置驰张振荡器
部分56F8000 器件装备了经出厂调整的、精确的内置振荡器(8MHz 之0.25%),可省去外部晶振,降低系统成本。
五. 内置时钟综合模块(OCCS)
(1)56F8000 数字信号控制器可以使用外部时钟输入;
(2) OCCS 的功能包括灵活、可编程的锁相环(PLL),从而可选择精确的运行频率;
(3) OCCS 还具有独特的能够检测晶振故障的失锁检测,以及对安全至关重要的16位关断定时器;
(4) 56F8000 器件配备了功能强大的定时器模块。每个定时器模块有4 个独立的16 位定时器,它们可用作:
◆级联;
◆ 输入捕获;
◆生成输出波形;
◆触发ADC;
◆生成辅助PWM 波形;
◆与外部低通滤波器结合使用,作为数模转换器(DAC);
◆可选择性地与某个共用起始信号实现同步;
◆最高运行速率达96MHz。
六. 3相PWM模块
(1)高性能15 位PWM 可用于边缘对齐和中心对齐模式,还可用于互补和独立模式,而且能生成可编程的死区时间;
(2)极高的解析度,且时钟高达96MHz;
(3) PWM 模块具有非常复杂的可编程故障保护功能,即使没有系统时钟也能正常工作;
(4)所有这些功能使得这种PWM 模块成为安全性、可靠性和性能方面的业界翘楚;
(5)增强型功能支持数字功率变换、功率因数调整、照明和电机控制;
(6)硬件支持先进的PWM移相技术。
七. 模数转换(ADC)模块
(1)每个高性能12 位ADC 都有两个采样及保持电路,从而允许以1.125 微秒的转换速度进行同步或顺序转换;
(2)ADC 可用于单端或差分模式,且具有一系列独特的精密功能,包括:
◆杰出的绝对精度;
◆高/低和过零检测;
◆偏置。
(3) ADC 可通过多种不同方法触发,包括PWM同步;
(4) ADC 有一系列复杂的待机和低功耗模式,可改进低功耗性能;
(5) ADC 的两个采样保持电路可以分别配置成两个独立的采样速率,并启动集成电路互连(I2C)串行总线接口的触发;
(6) 符合I2C 总线标准。
(7) 功能包括:
(8) 多主机运行;
(9) 软件可编程选择256 个不同的串行时钟频率;
(10) 仲裁失败中断,自动进行主机到从机的模式切换;
(11) 呼叫地址识别中断。
八. 串行通信接口(SCI)
(1)该模式可用作全双工通用异步收发器(UART);
(2)可完全由中断驱动而且可编程,能提供多种运行模式和波特率。
九. 串行外设接口(SPI)
(1) 该同步串行接口具有双缓冲功能;
(2) 能以各种不同的模式、速率和位长运行,速率可达16Mbps,实现与外设和其它处理器的无缝连接。
十. 通用输入/输出(GPIO)
(1) 用于内置外设的所有数字和模拟信号引脚都可以单独地配置为GPIO,也都可以单独配置其方向;
(2) 除了I/O 功能外,GPIO 还可以产生中断;
(3) 每个GPIO 都有可编程的上拉;
(4) GPIO 还具有推-挽模式,可有效地进行键盘接口。
十一. 计算机正常运行(COP)
(1) 帮助软件从跑飞的代码中恢复;
(2) COP 是一个自由计数的反向计数器,启动后,一旦计数到0就产生复位;
(3)软件必须定期操作COP,以清除计数器,防止复位;
(4) COP 可以增强终端系统的可靠性和安全性。
十二. JTAG/EOnCETM
(1)这个增强型内置仿真模块可实现真正的全速仿真而无需价格昂贵的硬件仿真器;
(2)实现功能强大、无干扰的实时调试,采用符合行业标准的JTAG 接口与处理器简单相连。

 

应用

56F8013应用于各种领域,如电机控制、智能电机、家用电器、工业照明电源、LCD背光电源、UPS、开关电源等。

56F8013控制器支持弹性接口设备套组,适合各种马达控制应用设计,包含工业、家用电器应用、泛用型转换器、智能型感应器等。譬如在下图中所示的56F8013使到电动机控制应用达至最优化,并包括以下的外围设备∶

·三相PWM模块,有15 bit分辨能力和一组可编程的故障和配置。
·12 bit ADC,准许有同时转换和比如零交点检测。
·时间器模块,有16 bit分辨率和多通道结构,可用作速度或时间计算。

56F8013及专用电动机控制外围设备。