三大電機(jī)控制方案之MCU篇：英飛凌 XMC1000

　　MCU是目前市場(chǎng)主流的電機(jī)控制方案，適用于高、中、低端電機(jī)控制。通過(guò)內(nèi)部集成的電機(jī)控制模塊，可簡(jiǎn)化客戶對(duì)于電機(jī)控制的開(kāi)發(fā);而相對(duì)于DSP較強(qiáng)的控制功能，能更好地實(shí)現(xiàn)電機(jī)的伺服控制和保護(hù)功能。

　　關(guān)于電機(jī)控制方案，DSP、MCU和FPGA各有其優(yōu)特點(diǎn)。DSP因?yàn)閿?shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快，適用于高端復(fù)雜的電機(jī)系統(tǒng)控制，但它依賴于軟件算法的成熟度和穩(wěn)定性，對(duì)開(kāi)發(fā)者的要求比較高。FPGA通過(guò)集成邏輯電路及專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，能夠很好地適用于客戶化的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但在電機(jī)控制的通用性方面略有不足。MCU通常側(cè)重于I/O接口的數(shù)量和可編程存儲(chǔ)器的大小，非常適用于有大量的I/O操作的場(chǎng)合，所以廣泛應(yīng)用在低成本，低功耗和對(duì)精度要求不高的系統(tǒng)中。但由于本身處理能力有限，應(yīng)用的場(chǎng)合受到了比較大的限制。

　　為了帶大家深入地了解市面上主流的電機(jī)控制方案，小編將從MCU，DSP，F(xiàn)PGA三個(gè)方向入手，盤(pán)點(diǎn)各大廠商推出的電機(jī)控制方案。本系列主要針對(duì)MCU領(lǐng)域，后續(xù)將會(huì)慢慢完善其它系列，敬請(qǐng)期待!

　　MCU是目前市場(chǎng)主流的電機(jī)控制方案，適用于高、中、低端電機(jī)控制。通過(guò)內(nèi)部集成的電機(jī)控制模塊，可簡(jiǎn)化客戶對(duì)于電機(jī)控制的開(kāi)發(fā);而相對(duì)于DSP較強(qiáng)的控制功能，能更好地實(shí)現(xiàn)電機(jī)的伺服控制和保護(hù)功能。目前，8位MCU主要用于電機(jī)控制的低成本，低性能場(chǎng)合，16位、32位MCU則用于中/高性能場(chǎng)合。

　　英飛凌針XMC1000

　　英飛凌針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)推出全新XMC1000工業(yè)單片機(jī)，在電機(jī)控制領(lǐng)域擁有很高的性價(jià)比。XMC1000將ARM Cortex-M0內(nèi)核與尖端的65nm制程技術(shù)結(jié)合在一起，克服了當(dāng)今8位設(shè)計(jì)的限制，并使當(dāng)前的8位用戶有機(jī)會(huì)享受32位性能，而無(wú)需在價(jià)格或易用性方面付出代價(jià)。

　　簡(jiǎn)介

　　XMC1000具有最具擴(kuò)展性的閃存組合，容量從8KB- 200KB不等。XMC1000的三個(gè)不同系列涵蓋了眾多應(yīng)用領(lǐng)域。XMC1100系列是XMC單片機(jī)的入門(mén)級(jí)選擇，該系列器件具有6個(gè)12位A/D轉(zhuǎn)換器通道(轉(zhuǎn)換速率高達(dá)1.88兆采樣/秒)、4個(gè)16位定時(shí)器(捕獲/比較單元4(CCU4))以及寬工作電壓范圍(1.8V-5.5V)。這些特性使XMC1000可適用于廣泛的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。X MC1200系列具有面向LED照明和HMI設(shè)計(jì)的外設(shè)，包括一個(gè)電容觸控和LED顯示控制單元，一個(gè)BCCU。BCCU可在處理器幾乎不介入的情況下，對(duì)LED進(jìn)行無(wú)閃爍調(diào)光和顏色控制。該系列產(chǎn)品的工作溫度范圍為-40°C 到105°C。XMC1300系列可滿足電機(jī)控制或數(shù)字電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用的實(shí)時(shí)控制需求，它集成一個(gè)功能強(qiáng)大的捕獲/比較單元 CCU8(支持8對(duì)互補(bǔ)PWM生成和非對(duì)稱PWM生成)，集成位置接口單元(POSIF)，支持精確的電機(jī)位置檢測(cè)。XMC1300系列還集成算術(shù)協(xié)處理器，支持無(wú)傳感器FOC(磁場(chǎng)定向控制)解決方案，提高電機(jī)運(yùn)行效率。這是其他基于Cortex-M0的單片機(jī)產(chǎn)品所沒(méi)有的。XMC1300系列的工作溫度最高可達(dá)105°C 。

　　XMC1000家族成員特性表

　　功能框圖

　　XMC1000主要特性：32位ARM Cortex-M0(32MHz)內(nèi)核，低端領(lǐng)域最具擴(kuò)展性的閃存組合，容量從8KB- 200KB不等，適用于軟件IP保護(hù)的AES 128位安全加載器

　　，專利的LED色彩控制引擎，領(lǐng)先的XMC混合信號(hào)和定時(shí)器外設(shè)，IEC 60730 class B標(biāo)準(zhǔn)兼容，面向觸控和LED顯示控制的外設(shè)，面向高端控制回路(CORDIC / DIVIDE)的64MHz算術(shù)協(xié)處理器，溫度范圍擴(kuò)展至105°C。

　　單元模塊介紹

　　XMC1000的BCCU-亮度色彩控制單元

　　1 概述

　　BCCU是亮度色彩控制單元(Brightness and Color Control Unit)，用于控制多至9個(gè)不同的LED。

　　通過(guò)12bit的Delta Sigma反變換把亮度控制值轉(zhuǎn)換為比特流。這種結(jié)構(gòu)使得BCCU還可以連接一個(gè)外部RC電路作為DAC使用。

　　XMC1000系列中，XMC1200和XMC1300帶有BCCU模塊

　　2 特性

　　1)包括3個(gè)獨(dú)立的Dimming Engine(亮度控制引擎)

　　2)Dimming Engine支持12位(4096)不同的亮度輸出

　　3)亮度按照指數(shù)曲線調(diào)節(jié)，且步長(zhǎng)可調(diào)

　　4)9個(gè)獨(dú)立的輸出通道，輸出比特流，可以控制9個(gè)不同的LED或作為DAC使用

　　5)通道可連接一個(gè)Linear Walker，它的輸出時(shí)LED的飽和度(Intensity)，支持12位調(diào)節(jié)

　　6)通道和Dimming Engine之間可自由連接

　　7)通道也可連接飽和度調(diào)節(jié)器和Dimming Engine輸出值的乘積

　　8)每個(gè)通道可連接一個(gè)Packer，當(dāng)需要降低開(kāi)關(guān)頻率是可用到

　　9)有兩個(gè)通道可以連接ADC

　　3 通道結(jié)構(gòu)

　　每個(gè)通道都是相同的結(jié)構(gòu)，其中左側(cè)是通道的輸入(包括Dimming Engine和Linear Walker)，右側(cè)BCCU.OUTy是通道的輸出，從這個(gè)結(jié)構(gòu)框圖可以看出BCCU通道的工作分為幾步

　　1)輸入的選擇和配置

　　2)輸入通過(guò)Delta Sigma轉(zhuǎn)換為比特流

　　3)比特流通過(guò)一個(gè)可選的Packer，某些LED或其驅(qū)動(dòng)芯片有最短開(kāi)通時(shí)間的限制，Packer可以用于類似的需要降低開(kāi)關(guān)速度的情況。

　　4)外部使能是否輸出

　　5)同時(shí)Delta Sigma的輸出可以產(chǎn)生一個(gè)Tigger，用以出發(fā)ADC轉(zhuǎn)換等

　　通道的輸入可以有兩種，這可以通過(guò)修改寄存器DBP來(lái)選擇，其中Linear Walker的輸出為飽和度Intensity

　　1)Dimming Engine輸出和Linear Walker輸出的乘積

　　2)Linear Walker的直接輸出