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英飞凌针对应用而优化的微控制器系列专用应用套件给予全面支持



标准MCU架构可以实现各式各样不同型号的产品,这些产品在CPU性能、内存容量、外设功能和接口等方面各有千秋。用户可以根据其应用要求,从这个产品系列中挑选最适宜的微控制器。如果微控制器家族中的产品和/或系列业已针对特定系统要求实现了功能和外设优化,则将有助于提高效率。针对应用而优化的微控制器家族XMC1000以8位产品的价位,提供了32位产品的性能和功能。

XMC1000家族中的32位MCU可以替代迄今为止在工业应用中使用的8位MCU。这是因为它们集成了ARM公司的Cortex-M0内核与丰富的外设功能、工具和评估套件于一体,具备很高的设计生产率,采用先进的生产工艺(基于300毫米晶圆的65纳米嵌入式闪存生产工艺)进行生产。

结合最近推出的24引脚和40引脚VQFN封装产品,微控制器英飞凌推出了丰富的、针对工业应用的XMC1000家族微控制器产品,包含了超过60款产品,5种封装类型。

采用VQFN-24封装的XMC1000微控制器的外形尺寸仅为4毫米x 4毫米。因此,XMC1000微控制器非常适用于电机驱动以及传感器和执行器等在设计上必须高度紧凑的应用。除VQFN封装之外,也可提供采用16、28和38引脚TSSOP封装的XMC1000 MCU。

面向不同应用的专用系列

XMC1100、XMC1200和XMC1300三个系列的根本差别在于其内存容量和外设组合。其闪存容量从8KB到200KB不等。此外,XMC1000 MCU搭载了高性能PWM定时器、12位模数转换器和可编程串行通信接口。

这三个产品系列分别可以支持不同的专门应用领域。譬如,XMC1100入门级系列具备诸多基本功能,有助于用户迈入XMC世界。归功于其12位模数转换器和16位定时器,它可以生成多种不同的PWM模式。

所有型号的XMC1200产品均集成了面向触摸控制和LED显示控制的模块(LEDTS)和用于LED调光和色彩控制的外设单元(亮度和色彩控制单元,BCCU)。XMC1300系列集成专用于电机驱动控制的数学协处理器。

此外,XMC1000家族微控制器(以及XMC4000家族微控制器)均符合IEC60730 B类标准中关于在欧洲销售的家用电器的安全要求。譬如,XMC MCU具备硬件纠错(ECC)功能,并且通过了相应的内存测试。另一个独一无二的特性是具备128位AES加速器的闪存加载器,这能够更有效地保护软件IP。
 

针对LED照明应用而优化

XMC1200系列非常适合LED照明应用。同XMC1300系列一样,它搭集成BCCU单元。BCCU单元的基本功能包括自动从I/O处向外接LED驱动器提供调光信号。(图3) 经专门设计,BCCU单元仅要求极少的代码输入即可自动控制多通道LED灯泡的亮度和颜色。

一个关键特性是自动高频亮度调制(12位分辨率PDM)。这能为总共9个通道逐一单独生成比特流。高频技术可以为RGB应用中使用的亮度值和/或颜色值生成高分辨率。这样就能实现无闪烁显示,同时支持多种不同的LED驱动器和/或高性能LED。

BCCU集成了三个所谓的调光引擎。这能保证亮度呈指数变化。指数调光和光线强度的线性变化能够实现人类肉眼所习以为常的调光步长和颜色变化。

高能效电机控制

XMC1300系列专门针对电机驱动单元而优化。采用一种简单的方法,即可利用其定时器单元CCU4/CCU8和位置接口POSIF来计算电机的位置和速度。此外,其数学协处理器能够执行24位分辨率矢量旋转(PARK变换),因此,可支持实现需要较强运算能力的磁场定向控制算法。

譬如,捕获/比较单元CCU4可被用于生成脉冲,或者在抖频功能的辅助下,用于稳定慢速控制回路。结合可编程POSIF模块,也可用于连接增量式编码器。因为POSIF单元可以同时记录相关数据,因此针对各式各样的应用,使用POSIF可以提高准确度,简化控制软件。低通滤波器可以抑制霍尔传感器和/或旋转编码器产生的噪声和干扰,这些噪声和干扰会导致错误的位置和/或速度读数。

借助CCU8和额外的比较通道,可为上升和下降比较事件产生不同的延时,以生成非对称PWM信号。典型应用包括面向执行器的三相逆变器以及针对光伏应用的三电平逆变器和半桥变压器控制。

64MHz数学协处理器包含了32位除法器和用于三角函数计算的24位Cordic单元。除法器和Cordic单元均可与Cortex-M0-CPU并行工作。数学单元大幅提高了执行实时任务的处理能力。

高效的开发支持

所有现代应用的一个共同特征是,软件越来越复杂。为了高效地使用外设,往往有必要采用复杂的算法。换言之,要求高效的软件开发环境。最理想的,能提供可以支持具备经预先定义和测试的软件组件(App)的自动代码生成工具。这样就可以根据需要在芯片上自动准确地分配所需资源。

DAVE是一个免费提供的适用于所有XMC微控制器的集成式开发平台。利用DAVE,可以快速开发应用库,完成所有与硬件有关的任务,并提供中间件解决方案。目前可提供的约170多款DAVEApp,允许组合和配置软件组件,自动为这些软件组件分配可用的微控制器微控制器资源,以及为应用库生成C代码等。然后,由此生成的C代码既可以在具备集成式GNU编译器和调试器的DAVE上用于进一步开发应用,也可以导入第三方工具,如ARM MDK、Atollic TrueStudio、IAR EWARM、TASKING或Rowley等。

此外,英飞凌业已经获得ARM®微控制器微控制器开发套件(MDK)的“芯片厂家版”许可。嵌入式软件开发人员可以在www2.keil.com/infineon/mdk免费下载ARM MDK。这个免费许可允许使用相关开发工具开发代码容量不超过128KB的XMC1000应用程序。仅需简单的鼠标操作,即可通过CMSIS-PACK接口将在DAVE™上开发的应用库导入ARM MDK。

定制应用套件

对用户而言,专用应用套件的一个关键优势是其组件彼此协调,允许用户立即开始针对其应用进行优化。利用一个所谓的“引导套件”( 评估套件),可以对XMC1000产品进行简单的评估。三个产品系列(具备64 KB闪存的XMC 1100、具备200 KB闪存的XMC 1200和具备200 KB闪存的XMC 1300)均可提供该引导套件。

XMC1000电机控制应用套件包含了一个具备XMC1300和可拆卸Segger J-Link调试接口的微控制器板,以及相应的电机驱动板(12至24 V,最大3 A)。板上搭载了集成霍尔传感器的三相电机(24 V、15 W);也提供了旋转编码器以供选择。这个套件提供电源适配器(24 V、1 A)方便用户评估。可支持各种类型的电机控制方案:开环V/f、有传感器(霍尔)/无传感器方波、正弦波控制,以及霍尔传感器、编码器或无传感器磁场定向控制(FOC)。在软件方面,可提供基于DAVE开发环境以及面向各种类型电机控制的应用程序。

英飞凌也提供了相关套件来支持LED应用。LED照明应用套件包含了具备200 KB闪存和Segger J-Link接口的XMC1200微控制器。套件内包含了两个LED板:一个彩色LED卡和一个白色LED卡。彩色LED卡配备了三个RGB-LED(10 mA)、DALI、DMX和RF接口以及一个环境光线传感器。白色LED卡包含了分为4串的20只白色LED(20 mA),可支持DALI和/或RF接口,并且除环境光线传感器之外,还具备温度传感器。

 

评估套件日益微型化

配备了XMC1100的XMC 2Go或许是世界上最小巧的特性完备的微控制器评估套件。(图7) 配备了XMC1100微控制器的XMC 2Go是英飞凌新推出的一款价格适宜的评估板,具备在32 MHz上运行的ARM Cortex-M0 CPU、64 KB闪存和16 KB随机存储器。XMC 2Go拥有一套完备的板载器件,包括板载调试器,允许立即开始开发代码。借助XMC 2Go,设计人员可以编写应用和制作小装置——它非常适用于试验电路板。这个套件包含了板载J-Link Lite调试器(利用XMC4200微控制器微控制器实现)、USB电源(微型USB)防静电和反向电流保护装置、两个用户LED和一个适用于试验电路板的2x8引脚排针。

 

总结

具备面向特定应用的外设单元的微控制器微控制器架构、强大的自动化开发环境和针对实际应用的评估套件,是构成以应用为导向的现代化MCU系统设计的重要要素。事实上,有了XMC1000架构、DAVE开发环境和DAVE应用程序以及专用应用套件,即可提供以应用为导向的解决方案,用于快速、可靠地实现设计。


 

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