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独立于内核的外设

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标签: 外设

Microchip嵌入式解决方案研讨会PPT

14023 独立于内核的外设 功能  PIC® MCU颠覆了8位单片机的典型形象  我们的整个产品线设计为实现基本应用 “功能”——超乎想象  CPU工作速度变得不那么重要  无需CPU干预即可实现功能  由独立于内核的外设和板上智能模拟功能进行使能  灵活的互连是一个主要区别  单个MCU解决方案可以融合多种功能  关注工程问题…  请牢记——没有“8位/16位/32位”应用  帮助客户节省时间、降低成本和减少风险 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 2 应用构建模块 功能和外设 应用构建模块 应用由功能构成 应用 = 功能1 + 功能2 + 功能x … 功能受多个外设支持 功能x = 外设1 + 外设2 + 外设x … Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 3 应用构应建用模块 灵功活能的和功外能设集成 应用构建模通块用照明 汽车照明 应用由功能电构源 成 8位PIC ® 单片机 CPU 存储器 应用= 功安全能访问 1 + 功能2 + 功能x … 功能 烟雾和CO 功能受多US个B转接外和充设电 支持 Output输&出S和ig信na号l G产e生neration Inpu输t &入S和e传ns感or器In接te口rface 功能x =小外家电 设1 + 外设2 + 外设x … Mo电to机r C控o制ntrol HVAC和供水加热 电动工具 Power C电on源v转ers换io和n充&电Charging RKE,汽车报警器,GDO System系&统Sa和fe安ty全M管an理agement 机顶盒 计算 音频 网络 System C系o统m通mu信nications Timi定ng时&和C计ou数nting Hum人an机I界nte面rface 公共仪表 定制应用 Custo定m制F功un能ctions Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 4 应用 灵活的功能集成 功能集成 通用照明 汽车照明 受功能支持的应用 电源 减少 • 风险和成本 安全访问 烟雾和CO • 设计和代码复杂U性SB转接和充电 • 软件开销和存储器使小家用电率 • 系统成本(BOHMV)AC和和供应水用加尺热 寸 • 系统功耗 • 事件响应时间 电动工具 • 上市时间 RKE,汽车报警器,GDO 提高 • 易于设计 • 互连的灵活性 • 智能控制 • 数据吞吐率 • 产品差异 机顶盒 计算 音频 网络 公用仪表 定制应用 8位PIC ® 单片机 CPU 存储器 功能 Output输&出S和ig信na号l G产e生neration Inpu输t &入S和e传ns感or器In接te口rface Mo电to机r C控o制ntrol Power C电on源v转ers换io和n充&电Charging System 系& 统Sa和fe安ty全M管an理agement System C系o统m通mu信nications Timi定ng时&和C计ou数nting Hum人an机I界nte面rface Custo定m制F功un能ctions Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 5 独立于内核的外设 无需内核处理器的输入即可进行闭环控制。  组合/序列逻辑  波形产生和控制  高级定时和测量  线性频率控制  交流波形过零检测  电流模式斜率补偿  自激电机和功率控制 www.microchip.com/CIP Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 6  自维持  无需CPU  大大节省开销 重要特性 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 7 独立于内核的外设  可配置逻辑单元  互补波形发生器  数控振荡器  可编程开关模式控制器  硬件限制定时器  角度定时器  斜率补偿  过零检测  信号测量定时器  外设引脚选择  循环冗余校验  窗口看门狗定时器  数学加速器 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 8 可配置逻辑单元 可配置逻辑单元(CLC) 功能 特性 Microchip ESS 14023 • 该数字硬件外设可以配置为执行各种组合和序列 逻辑功能,也可以使能外设和I/O的互连 • 用户可配置实时逻辑控制 • 组合逻辑功能 • AND/OR/XOR/NOT/NAND/NOR/XNOR • 状态功能/时钟 • D型触发器、 JK触发器、D型锁存器和SR锁存器 • 输入源——引脚和外设 • 输出可送至——引脚和外设 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 10 可配置逻辑单元 定制组合和序列逻辑 可配置逻辑单元(CLC)  组合逻辑功能  AND/OR/XOR/NOT/NAND/NOR/XNOR  状态功能/时钟  D型触发器、 JK触发器、D型锁存器和SR锁存器  带运行时间控制的定制逻辑  最多32个外部或内部输入源  输出可送至外部引脚或内部外设  可通过MAPLAB® 代码配置器(MCC)进行配置 CLC 信号调理 数据调制 事件序列 通用逻辑 优势  提供芯片内部的互连  减少元件数和PCB面积  快速事件响应  独立于内核工作  可在低功耗休眠下工作 示例  错误修正和胶合逻辑  信号调理  事件序列  信号同步 外设 外部引脚 寄存器 外设 外部引脚 寄存器 Microchip ESS 14023 MAPLAB ® 代码配置器(MCC) © 2014 Microchip Technology Incorporated. 11 外设互连  创建大量的外设和信号组合 系统时钟 集成模拟输出 基于定时器的外设上溢/匹配 通信外设时钟和数据 PWM外设输出 逻辑外设输出 (包括其他CLC) 中断信号 外部信号 可配置逻辑 单元 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. ADC自动转换 PWM外设输入 其他可配置逻辑单元 中断标志 外部引脚 12 CLC重要特性  超低功耗  可以在几nA下运行  异步操作  不受MCU速度限制(> 64 MHz)  智能唤醒,可以通过检测复杂事件进一步 减少功耗  可通过SFR进行配置  在运行期间,可以更新逻辑  在休眠/运行模式下,逻辑不相同 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 13 CLC应用  其他应用包括但不限于:  增加传播延时  分频  PWM转向  开关去抖动  门控定时器 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 14 CLC配置工具 采用“CLC配置工具GUI”更容易对CLC进行编程 适用于XC8的部分MPLAB® 代码配置器(MCC)插件 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 15 MPLAB® 代码配置器  免费图形编程工具  生成项目的C语言代码  支持许多PIC12、PIC16和 PIC18 8位器件  还支持许多PIC24 16位器件  重要特性:  易于使用,从而缩短开发时间  易于修改生成的代码  可靠、占用空间小和高效 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 16 互补波形发生器/ 互补输出发生器 互补波形发生器(CWG) 功能 特性 Microchip ESS 14023 • 该数字硬件外设可以将单个输入转换为多个可编 程输出,并且具有异步自动关闭和根据时钟计时 的死区控制。可以选择使用输入源,例如比较器、 PWM、CLC或I/O引脚。 • V1 • 将单个输入转换为多个输出 • 增加数字死区 • 异步自动关闭 • V2——在V1基础上增加了以下功能 • 正向/反向全桥和半桥模式 • 推挽模式 • 可编程极性的转向 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 18 互补波形发生器(CWG)  为可选的输入源增加同步输出  最多(4)可转向输出  可转向互补输出对  自动关闭和重启  极性控制  带独立上升和下降控制的死区 1 2  可选内部或外部时钟源  内部或外部输入源 互补波形发生器 根据所选的输入源产生波形 优势  同步开关频率  简化驱动拓扑:半桥、推挽  更快地响应故障条件  最大程度地降低开关噪声效应  独立于内核工作  可在低功耗休眠下工作 示例  电机控制  开关电源(SMPS)  照明驱动  开关控制 输入源 CWG 输出控制器 1 2 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 19 互补输出发生器(COG) 功能 特性 • 互补波形发生器具有极性控制、相位控制、模拟 或数字死区控制以及自动关闭功能。可以异步或 同步配置输入信号,也可以单独配置边沿或电平 触发器。 • S/R锁存器具有置1和复位的独立源,对Q和/Q输出支持 极性控制、相位控制、模拟和/或数字死区控制以及自动 关闭控制 • 可以异步或同步配置置1/复位和自动关闭 • 可以将所有输入单独配置为边沿或电平触发 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 20 互补输出发生器 使用增强型信号控制产生波形 互补输出发生器(COG)  为可选的输入源增加同步输出  最多(4)可转向输出  可转向互补输出对  基于输入上升沿/下降沿事件的输出  自动关闭和重启  极性控制  带独立上升和下降控制的死区 1 2  步阶为5 ns的模拟死区  输出相位延时 3  用于瞬态滤波的输入消隐 4  可选内部或外部时钟源  内部或外部输入源 优势  同步开关频率  简化驱动拓扑:半桥、推挽  更快地响应故障条件  最大程度地降低开关噪声效应  独立于内核工作  可在低功耗休眠下工作 示例  电机控制  开关电源(SMPS)  照明驱动  开关控制 输入源 COG 4 3 脉冲发生器 输出控制器 1 2 相位延时 消隐 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 21 数控振荡器 数控振荡器(NCO) 功能 特性 • 该20位定时器/计数器可以配置为每个时钟计数N次, 在上溢时保持余数。输出可以配置为在每次上溢时 翻转(50%占空比),或者在每次上溢时创建一个 可选的固定持续时间的脉冲。 • 具有50%固定占空比的线性频率发生器 • 具有可选脉冲宽度的脉冲密度调制 • 可以用作20位定时器/计数器,配置为每个时钟计数N次 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 23 数控振荡器 高精度线性频率发生器 数控振荡器(NCO)  16位数字频率控制*  500 kHz最大输出频率  20位数字频率控制*  32 MHz最大输出频率  步阶大小为源时钟输入频率的0.0001%  多个时钟源  (2)输出模式  50% 固定占空比(FDC)  脉冲频率调制(PFM)  可用作通用20位定时器/计数器 步阶大小 FFFF 时钟源 NCO 递增(16位或20位) 累加器(20位) 上溢 输出产生 * 请参考指定的产品数据手册了解16/20位控制 优势  真正线性频率控制  提高频率分辨率  独立于内核工作  可在低功耗休眠下工作 示例  谐振电源  荧光灯镇流器  音调发生  频率发生 FDC 50%占空比 PFM 可变占空比 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 24 比较数控振荡器与PWM PWM  线性直流控制  频率保持不变 优点:  简单  无抖动 缺点:  需要更高的时钟频率 NCO  线性频率控制  直流保持不变 优点:  高分辨率,低频率时钟 缺点:  抖动 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 25 NCO+CLC控制的PWM 更高分辨率的PWM 一种可行的实现方法是使用PIC16F1509上的NCO和CLC 开关频率控制 输出控制 占空比控制 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 26 比较分辨率 同一个器件采样不同控制方式时有何不同? 时钟频率 开关频率 VIN VOUT 最佳PWM脉冲调节 满量程PWM分辨率 10%范围内PWM控制分辨率 传统PWM 16 MHz 500 kHz 10V 5V 62.5 ns 5位 2位 NCO控制的PWM 16 MHz 500 kHz 10V 5V 15.26 ps 17位 14位 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 27 可编程开关模式控制器 可编程开关模式控制器(PSMC) 功能 特性 • 高速高分辨率的16位同步PWM支持对所有事件的异步 改写,具有12种可选输出驱动模式(对于6个输出)、 相位控制、自动关闭、多个PSMC同步、分频调节, 并且可以在内核处于休眠模式下工作。 • 16位脉宽调制器 • 12种可选输出驱动模式,包括正向/反向全桥、半桥和推挽、脉冲跳频、 脉冲调制和转向 • 可选输入时钟速度(包括64 MHz时钟源),用于死区控制、消隐控制、 相位控制、周期和占空比控制 • 独立的周期、上升和下降事件以及自动关闭源,例如定时器、计数器和 比较器 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 29 可编程开关模式控制器 带专用时钟源的可转向16位PWM 可编程开关模式控制器(PSMC)  最多(6) 可转向16位PWM输出  可转向互补输出对  自动关闭和重启  极性控制  带独立上升和下降控制的死区 1 2  输出相位延时 3  用于瞬态滤波的输入消隐 4  专用64 MHz时钟源  基于输入上升沿/下降沿事件的输出  多种输出模式  内部或外部输入源  用于外部激活/取消激活控制的输出门控  可用作通用16位定时器/计数器 优势  高速开关频率  简化驱动拓扑  独立于内核工作  更快地响应故障条件  最大程度地降低开关噪声效应  可在低功耗休眠下工作 示例  三相电机控制  开关电源(SMPS)  照明驱动  开关控制 PSMC 4 8/16位定时器 64 MHz 源 预分频器 (1/2/4/8) 16位 输出 3 PWM 控制器 1 2 相位延时 消隐 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 30 PSMC GUI Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 31 应用示例:LED降压转换器 带专用64 MHz时钟的16位PWM • 6个可转向输出或 3个可转向输出对 用于瞬态滤波的消隐控制 • 独立的上升/下降输出控制 带独立上升/下降控制的死区 极性控制/自动关闭和重启 PIC16F178X 具有快速开关速度的高效率闭环控制 具有成本效益的集成,可减少BOM • 运放、参考电压,以及更小的电感、电容和电阻 PIC16F178X单片机控制同步降压稳压器, 最大化效率 轨到轨 50 ns响应时间, 用于高速开关 频率 64 MHz 时钟 + 比较器 - PSMC 可编程开关模式 控制器 高电压 MOSFET驱动级 MOSFET 驱动器 快速开关频率允许使用 更小的电感和电容 带PSMC自动关闭 的过压监视 带FVR输入的 8位DAC@1.024V 等于4 mV分辨率 系统健康监视器: 输出电压、温度和 电流 8位 DAC + 比较器 - 10/12位ADC FVR + 运放 - 分压器防止负载过压 用于故障保护操作的 LED实时温度监视 电阻温度 传感器 增益操作时的轨到轨运放 允许使用更小的电流检测 电阻,以减少损耗 电流检测和反馈 以保持恒流 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 32 无传感器三相BLDC电机 带专用64 MHz时钟的16位PWM • 6个可转向输出或 3个可转向输出对 用于瞬态滤波的消隐控制 • 独立的上升/下降输出控制 带独立上升/下降控制的死区 极性控制/自动关闭和重启 PIC16F178X 高效率闭环控制允许更高RPM 具有成本效益的集成,可减少BOM • 运放、参考电压,以及更小的电感、电容和电阻 PIC16F178X单片机采用(3)互补对控制三相驱动, 最大化效率 基于T1G和ADC 输入的PSMC 固件控制 64 MHz 时钟 BEMF过零换向 检测:确定电机 的位置和速度 固件控制 PSMC 可编程开关控制 高电压MOSFET 驱动级 用于速度和位置 控制的换向周期 测量 TMR1门控 用于可调换向点的 8位DAC参考电压 (RPM设置点) 10/12位ADC 用于过流检测的高分辨率电压测量的 10位或12位ADC Microchip ESS 14023 + 比较器 - 8位 DAC + 运放 - © 2014 Microchip Technology Incorporated. 分压器确定换向点 电流检测和反馈以保持恒流 增益操作时的轨到轨运放允许使用更小的 电流检测电阻,以减少能耗 33 硬件限制定时器 硬件限制定时器(HLT) 功能 特性 • 数字硬件外设、增强型Timer2、具有外部复位 功能的自动重载定时器。可以在预期事件丢失 时产生一个信号或中断,也可以基于外部事件 启动一个定时器。 • 增强型外设取代Timer2 • 可以有多个时钟源,预分频比高达1:128 • 可以根据所选的外设输出或异步外部输入在上升和下降 事件时复位 • 23种工作模式,例如单次、复位、触发启动 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 35 硬件限制定时器 硬件监视和故障检测 硬件限制定时器(HLT)  硬件监视丢失的周期事件和故障检测(暂停、停止等)  带外部复位输入的周期定时器  灵活的设计  可选启动事件触发器  多种模式  7种可用的时钟源  分辨率为¼ 指令周期  可用作带外部复位功能的通用8位定时器/计数器 优势  降低代码复杂性  没有用作检测设置的代码  没有管理定时器的代码  独立于内核工作  可在低功耗休眠下工作 示例  闭环控制应用中的安全限制  电源  电机控制 FET 驱动器 HLT PWM 示例:监测电机的故障条件 霍尔效应传感器 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 36 如何工作?  设置7 am的“闹钟”  进入“休眠”  如果您在7 am前的几分钟醒来:  只需复位闹钟,开始一天的生活  否则,  闹铃将您唤醒  甚至可能泡杯咖啡 设置超时计数 进入控制循环 如果准时发生输入事件: 计数器自动复位 否则, 超时将产生一个输出 脉冲,并且触发一个 中断(如果允许) Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 37 带HLT的Timer2  Timer2的新特性  外部复位源(15种不同的源)  过零  CWG输出  其他带HLT的定时器  CCP输出  比较器  T2输入引脚  16种不同的外部复位模式  同步选项  可选时钟源(先前的Timer2只有 FOSC/4)  输入引脚  LFINTOSC、MFINTOSC或HFINTOSC  过零检测输出  FOSC和 FOSC/4  更多预分频比选项  预分频比具有1:2、1:8、1:32和1:128的选项,所有先前的预分频比不可用 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 38 斜率补偿 斜率补偿(SlopeComp) 功能 特性 • 该模拟硬件外设可以产生由COG或比较器输出 触发的可编程衰减斜坡电压。输出电压可送至 比较器或运放。可以为峰值电流模式电源执行 斜率补偿功能。 • 衰减斜坡发生器 • 可以从DAC、运放、FVR或I/O引脚为一个输出电路 预充电到一个设定电压 • 采用可编程的灌电流线性衰减输出电压 • 与比较器或COG输出同步 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 40 斜率补偿 电流模式SMPS的稳定电源输出 斜率补偿(SC)  用于峰值电流模式(PCM)开关电源(SMPS)的 斜率补偿  可编程斜率和频率产生  防止占空比大于50%时出现频率不稳定  用于闭环控制的多种互连  集成模拟反馈环的智能控制 PIC单片机 COG FET驱动 优势  通过最小化次谐波振荡来提高效率  降低BOM成本  简化SMPS设计  独立于内核工作  可在低功耗休眠下工作 示例  峰值电流模式(PCM)开关电源 (SMPS)  LED驱动器 10位 PWM + OPA - SC 比较器 + DAC PCM 电源 瞬时电流 平均电流/电压 稳定输出电源 补偿 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 41 过零检测 过零检测(ZCD) 功能 特性 • 该模拟硬件外设可以安全/轻松地将高电压交流信号 (最高60 Hz)连接到I/O引脚,以产生基于流入或 流出I/O引脚电流的数字高电平或低电平信号。可以 产生一个中断,或者可以在内部连接到另一个数字 外设(如SMT)。 • 该模拟外设可以在电流流入或流出I/O引脚时产生信号 • 当电流流入引脚时,输出高电平 • 只需添加一个电阻即可安全连接到交流电线 • 设计为高达60 Hz频率检测 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 43 过零检测(ZCD)  检测引脚上的高压交流信号何时越过零电压  引脚保持为恒定的安全电压  无需额外的瞬态保护  指示正向或负向相位  越过零电压时,产生中断  越过零电压时,置1寄存器标志  可以用于确定交流线频率  与内部外设的灵活互连 过零检测 高压交流过零检测 优势  TRIAC控制  同步继电器开关  减少外部元件  减小PCB面积  独立于内核工作  可在低功耗休眠下工作 示例  交流电源  时序控制  白色家电  TRIAC控制  TRIAC调光 120-240 VAC 电压输入 交流输入过零 Microchip ESS 14023 ZCD 中断 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 44 过零检测 • 基本工作原理 • 引脚电压保持为恒值 • 测量引脚电流 • 如果净电流流入引脚,输出变为高电平 • 如果净电流流出引脚,输出变为低电平 • 优势 • 引脚通过一个电阻直接连接到线电压 • 与通常实现不同的是,引脚电压将不会低于Vss或高于Vdd, 可以确保没有电流流入芯片电源线。 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 45 过零检测 基本工作原理 Ip Vp R Vo Vo = 360V Ip = (360-VP)/R Vo = -360V Ip = (-360-VP)/R 应该设置电流限值 小于300 μA Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 46 过零检测 偏置决定电平 Ip Vp R Vo RB Vo = 360V Ip = (360-VP)/R - VP/RB Vo = -360V Ip = (-360-VP)/R - VP/RB 通过将RB连接到Vss,可以从引脚 拉出额外的偏置电流。 当该电流匹配从Vo点流入引脚的 电流时,检测器将从高电平切换 为低电平。 可以连接到Vdd。 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 47 信号测量定时器 24位信号测量定时器(SMT) 功能 特性 • 该定时器和计数器外设具有24位分辨率,可以测量 两个重叠的用户定义事件。这样可同时测量占空比 和周期,或者在用户定义窗口中对同步或异步信号 进行时间间隔测量而无需软件干预。 • 24位定时器/计数器@FOSC分辨率(32 MHz) • 边沿至边沿测量 • 同时测量周期和占空比 • 与设定值进行比较——上溢触发器 • 由窗口模式门控定时器 • 发生任意事件时,产生中断 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 49 信号测量定时器 任意数字信号的24位测量 24位信号测量定时器(SMT)  任意数字信号的精确测量  周期、脉宽、频率、持续时间、占空比、时间间隔等  高分辨率24位信号测量  提供相关的时序测量  多个中断源  周期匹配、测量周期、脉宽  (2)数据捕捉中断  灵活的输入源  可用作通用24位定时器  可用作定制数字协议解码器 优势  减少代码尺寸  更快地响应变化的输入  独立于内核工作  可在低功耗休眠下工作 示例  高精度速度控制  RPM指示器、传感器  范围查找  协议解码 SMT 源信号 时钟 信号测量 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 50 24位信号测量定时器(SMT) Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 51 24位信号测量定时器(SMT) Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 52 外设引脚选择 外设引脚选择(PPS) 功能 • 该数字外设允许一些其他数字外设映射到 I/O引脚集。 特性 • 数字复用器 • 由软件定义的引脚 • 模拟功能保持不变 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 54 外设引脚选择 数字信号的I/O引脚重映射 外设引脚选择(PPS)  配置任意数字外设到任意I/O引脚  提供更大的灵活性和优化使用集成数字源  灵活的引脚功能分配  将外设分配至多个引脚,以提高电流驱动  引脚的运行时配置 VDD PIC ® 单片机 Vss 优势  移除 “引脚重叠”,以整体优化外设资源  简化和优化移植  灵活布线 示例  需要高度信号完整性的系统  从传统设计移植  支持新的引脚配置  需要优化的走线和电路板空间的应用 PPS 数字外设 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 55 窗口看门狗定时器/ 循环冗余校验 UL1998和IEC-60730 IEC 60730是家用电器的欧洲安全标准 UL 1998是北美的类似标准  监管专为防止不安全操作而设计的软件  烤箱的热断路器等…  HVAC熔炉“开盖”开关  洗衣设备的门锁电磁铁和备用阀  所有自动化控制必须采用几种安全策略  寄存器和程序计数器的固定型故障检测  必须检测时序错误和执行故障策略  全新独立于内核的外设支持这些标准  循环冗余校验(CRC)帮助确定故障  窗口看门狗定时器 ——用于软件时序错误的故障保护机制 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 57 窗口看门狗定时器(WWDT) 功能 特性 • 该硬件监视电路可以确保确定的代码执行。 针对安全关键型应用(如,兼容Class B的 产品),帮助解决典型的代码错误和指令误 执行 • 独立的看门狗定时器可以复位器件 • 只允许在用户定义时序窗口中清零看门狗指令, 否则复位器件 • 确定代码执行 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 58 窗口看门狗定时器 系统监视电路 窗口看门狗定时器(WWDT)  在可配置关键窗口中检测软件时序异常  支持标准看门狗定时器功能  如果出现以下条件,则复位CPU  WWDT上溢(标准WDT功能)  WWDT下溢 优势  监视时序关键功能  易于实现安全标准(如,Class B、UL等)  独立于内核工作  可在低功耗休眠下工作 示例  洗碗机  烤箱/微波炉  洗衣设备  电动工具 上溢 WWDT 值 正常操作 下溢 正常执行之后 重启WWDT Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 时间 错误执行之后复位PIC ® MCU 59 带存储器扫描的 循环冗余检验(CRC) 功能 特性 • 对用户提供的数据或程序存储器模块执行硬件CRC 计算。存储器扫描器可以阵发读取程序存储器,或 无需影响CPU时序在后台读取程序存储器 • 线性反馈移位寄存器实现可变尺寸(最高16位)和完全可配置的 多项式CRC • 输入到CRC计算可以从SFR获取或者自动从程序存储器获取 • 当CRC计算完成时可以产生中断或置1标志,此时用户可以使用 软件校验结果 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 60 循环冗余校验和扫描 用于故障检测的数据完整性监视 循环冗余检验/扫描(CRC/SCAN)  通用2位至16位CRC  用于与存储和通信数据配合使用  带后台扫描的自动CRC校验和  程序存储器  数据存储器  计算通信数据的CRC校验和  可配置的多项式(所有标准CRC实现)  在校验和不匹配时检测到数据被破坏  由软件控制所有存储器扫描操作 地址 存储器 数据 扫描 CRC 优势  提高代码和数据的完整性  可软件配置,易于更新和修改  易于实现安全标准(如,Class B、UL等)  独立于内核工作  可在低功耗休眠下工作 示例  洗碗机  烤箱/微波炉  洗衣设备  数据记录的完整性 通信 数据 校验和 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 61 全新外设介绍 角度定时器 自动将基于时间的事件转换为基于角度的事件 角度定时器(AngTMR)  自动提供相位角度转换,用于控制旋转和周期事件  例如,电机、交流电源、TRIAC等  将基于时间的信号转换为基于角度的信号  产生基于角度的中断  检测丢失的事件  简化代码开发  根据角度进行编程  自动调节频率更改  简化所需的数学 优势  提高精度  改进性能  减少代码尺寸  独立于内核工作  可在低功耗休眠模式下工作 示例  电机(电力机和内燃机)  洗碗机  洗衣机和烘干机  搅拌机  照明 AngTMR 角度 角度 交流源 旋转源 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 63 数学加速器 硬件加速数学功能 数学加速器(MathACC)  通用数学和PID功能  乘法、加法和累加功能  8/16位值,35位结果  4种运算模式  乘法和累加(MAC)  加法和乘法  简单的乘法器  有符号乘法和无符号乘法  可编程PID控制器  基于可配置Kp、Ki和Kd恒值的16位PID功能, 34位结果 优势  加速数学性能  减少代码尺寸  加速PID控制  独立于内核工作 示例  电机控制  数字滤波器  传感器和温度控制 MathACC a → a + (b x c) a+b a x (-b) Kpe(t) + Ki ∫t e(T)dT + Kd d/dt e(t) a → a + (b x c) a + b a x (-b) Kpe(t) + Ki ∫t e(T)dT + Kd d/dt e(t) Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 64 聚焦外设概览 8位PIC ® MCU外设集成 快速参考 左页:产品外设集成概述 右页:外设定义和说明 可以从以下网址下载Microchip的全新8位PIC® MCU快速参考: www.microchip.com/8bitQuickReference Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 66 智能模拟 传感器接口和信号调理 波形控制 PWM驱动和波形产生 时序和测量 带时序和计数器控制的信号测量 逻辑和数学 可定制逻辑和数学功能 安全和监视 硬件监视和故障检测 通信 有线、无线和加密 用户界面 电容式触摸传感和LCD控制 低功耗和系统灵活性 XLP低功耗技术、外设和互连 Microchip ESS 14023 灵活集成 各功能的构建模块 8位PIC ® 单片机 CPU ADC 带MATHPAK的 ADC 比较器 (增强型)捕捉/比较 /PWM 互补输出发生器 互补波形发生器 存储器 高耐用性闪存 (数据) 空闲和打盹 可配置逻辑单元 硬件乘法器 外设模块禁止 数学加速器 DAC 数字信号调制器 外设引脚选择 CAN 高速比较器 运算放大器 斜坡发生器 数控振荡器 可编程开关模式 控制器 10/16位PWM 超低功耗XLP技术 角度定时器 充电时间测量 (E)USART 以太网MAC I2C™ 斜率补偿 循环冗余校验 RTCC LIN 参考电压 过零检测 高电流I/O 硬件限制定时器 窗口WDT mTouch® 信号测量定时器 温度指示器 8/16/20/24位定时器 SPI Keeloq® Sub-GHz RF 无需晶振的USB 恒流I/O LCD © 2014 Microchip Technology Incorporated. 67 总结 为何选用8位PIC® MCU?  客户可以减少:  代码复杂性/软件开销和存储器使用 (缩短上市时间)  开发时间  系统成本(BOM)和应用尺寸  以更低价格提供更多通用功能选项  提高数据吞吐率,同时减少功耗 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 69 独立于内核的外设 减轻负担 采用独立于内核的外设  无需CPU输入即可进行闭环控制  自维持外设  智能控制,无需CPU  节省更多功耗 Microchip ESS 14023 (www.microchip.com/cip) © 2014 Microchip Technology Incorporated. 70 智能模拟 比较器 (高速) ADC/DAC (12位ADC、 9位DAC) 参考电压 运放 (轨到轨) CPU用作 数字控制 斜率补偿 过零检测 Microchip ESS 14023 灵活的连接可以最大程度地提高使用率/效率 (www.microchip.com/IntelligentAnalog) © 2014 Microchip Technology Incorporated. 71 资源  8位MCU主页:  www.microchip.com/8-bit  超低功耗技术主页:  www.microchip.com/xlp  独立于内核的外设主页:  www.microchip.com/cip  智能模拟主页:  www.microchip.com/intelligentanalog  快速参考指南:  www.microchip.com/8bitquickreference Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 72 资源  免费的MPLAB® X集成开发环境:  www.microchip.com/mplab  免费的8位MPLAB XC8 C编译器  www.microchip.com/xc8  免费的8位MPLAB代码配置器 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 73 谢谢 商标 Microchip的名称和徽标组合、Microchip徽标、dsPIC、FlashFlex、flexPWR、JukeBlox、KeeLoq、KeeLoq徽标、 Kleer、LANCheck、MediaLB、MOST、MOST徽标、MPLAB、OptoLyzer、PIC、PICSTART、PIC32徽标、 RightTouch、SpyNIC、SST、SST徽标、SuperFlash和UNI/O均为Microchip Technology Incorporated在美国和其他 国家或地区的注册商标。 Embedded Control Solutions Company和mTouch均为Microchip Technology Incorporated在美国的注册商标。 Analog-for-the-Digital Age、BodyCom、chipKIT、chipKIT徽标、CodeGuard、dsPICDEM、dsPICDEM.net、ECAN、 In-Circuit Serial Programming、ICSP、Inter-Chip Connectivity、KleerNet、KleerNet徽标、MiWi、MPASM、MPF、 MPLAB Certified徽标、MPLIB、MPLINK、MultiTRAK、NetDetach、Omniscient Code Generation、PICDEM、 PICDEM.net、PICkit、PICtail、RightTouch徽标、REAL ICE、SQI、Serial Quad I/O、Total Endurance、TSHARC、 USBCheck、VariSense、ViewSpan、WiperLock、Wireless DNA和ZENA均为Microchip Technology Incorporated在 美国和其他国家或地区的注册商标。 SQTP是Microchip Technology Inc.在美国的服务标记。 GestIC是Microchip Technology Inc.的子公司Microchip Technology Germany II GmbH & Co. KG在除美国外的国家或 地区的注册商标。 在此提及的所有其他商标均为各持有公司所有。 © 2014,Microchip Technology Incorporated,版权所有。 Microchip ESS 14023 © 2014 Microchip Technology Incorporated. 75
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