MCU

一、区别

两则的分流造成的主要原因是数字信号处理的简便性,考虑一个数字信号处理的实例,比如有限冲击响应滤波器(FIR)。用数学语言来说,FIR滤波器是做一系列的点积。取一个输入量和一个序数向量,在系数和输入样本的滑动窗口间作乘法,然后将所有的乘积加起来,形成一个输出样本。

类似的运算在数字信号处理过程中大量的重复发生,使得为此设计的器件必须提供专门的支持,促进了DSP器件与通用处理器(GPP)的分流:

1. 对密集乘法的支持


2. 存储器结构


此外,DSP处理器几乎都不具备数据的高速缓存。这是因为DSP的典型数据是数据流。也就是说,DSP处理器对每个数据样本做计算后,就丢弃,几乎不再重复使用。

3. 零开销循环

DSP算法的一个共同的特点,即大多数处理时间都花在执行较小的循环上,也就容易理解,为什么大多数的DSP都有专门的硬件,用于零开销循环。所谓的零开销循环是指处理器在执行循环时,不用花时间去检查循环计数器的值,条件转移到循环大额顶部,将循环计数器减1.

与此相反,GPP的循环使用软件来实现。某些高性能的GPP使用转移预报硬件,几乎达到与硬件支持零开销循环同样地效果。

二、联系

按照传统方式,嵌入式应用中的数字信号处理器(dsp)相对于主微控制器起到从属的作用。在这些应用中,MCU用作系统控制器,而大量的数据处理留给DSP。例如,在音频或视频处理器应用中有可能需要人机界面管理,或则是整个系统的控制。

为完成这些任务,有几种系统设计方案选择。

第一种方案是将DSP和MCU芯片组合在印制电路板上。这种方案成本高并且占用面积大,但是可适当地调整每个芯片的尺寸以最大限度的满足系统需要。

第二种方案是将DSP功能合并到一个MCU中。这种方案只适合于直接的信号处理应用。MCU的时钟频率和计算体系结构根本上不太适合大量的数字处理。有些MCU试图通过增加一个乘法和累加器(MAC)(dsp的一个特点)来补偿上述不足。但是这种方案任然缺乏高级应用所需要的基本的“由上至下”的体系结构设计。

第三种方案是一种将dsp和mcu组合在单个封装内的多芯片模块(mcm).这种方案的局限性是,设计工程师必须按“50/50”的时间比例分配给控制和DSP功能;例如,一旦DSP超出时间,MCU不能完成计算任务。像第一种方案选择一样,当DSP和MCU内核独立存在的时候,需要两套开发工具。

已经出现第四种方案它是将MCU的功能合并到一个DSP中。这类方案的一个例子是美国模拟器件公司(Anolog Device Inc.,简称ADI)的Blackfin 处理器系列。这些新型处理器具有统一的经过优化的体系结构,不仅适于数据计算,而且也适于有关的控制任务。通过平衡执行控制任务与复杂计算的要求,这种方案可以根据系统实时处理的需要,完成100%的控制或者100%的计算任务。完成所有这一切任务不需要在DSP模式和MCU模式之间的模式转换。

DSP & MCU

首先让我们回顾一下DSP和MCU的典型功能。DSP主要是在一单个时钟周期内尽可能完成多个MAC(乘法和累加)操作。为了这一点,指令的操作代码通常是可变的超长的指令字(VLIW)。DSP也适于工作在紧密、高效的环路中。另外,为了达到性能指标通常需要编写优化的汇编代码。由于DSP的算法程序一般装在小容量、短等待时间的内置存储器中,所以代码密度通常不是大问题。像DSP主要用于完成计算一样,MCU主要用于完成控制功能。同样地,典型的MCU应用包括许多条件操作,在程序流程中频繁地跳转。通常使用C或者C++语言编写程序。代码密度极为重要,并且根据编译代码的长度来评估算法。存储器系统是基于高速缓存从而允许该系统设计工程师用较长等待时间从较大的存储器中调用较大程序。利用基于高速缓存系统,程序员不需要考虑如何以及何时将指令输入到内核去执行。

统一的DSP和MCU兼备两者的优点。它的指令集由16 bit,32 bit和64 bit操作码组成,但是由于最常用的指令采用16 bit编码,所以编译代码密度大小与那些流行的MCU相同。另外,它包括一个存储器保护功能以及指令高速缓存和数据高速缓存,作为整个存储器管理单元(MMU)的一部分。此外,容易提供一套完整的C/C++开发工具,提供可选汇编语言或者全部汇编语言适合算法优化的编程。

RTOS

系统控制的一个重要方面是任务管理。实时操作系统(RTOS)逐渐地用于控制复杂系统中多种正在进行的和同时发生的任务。通过提供对任务调度与管理的支持,RTOS简化了编程模式,这通常是由MCU控制的,由于普通的DSP不具备支持RTOS需要的所有功能以便有效地控制。

然而,统一的DSP和MCU促进了RTOS几个重要功能的发展。第一个是限制访问功能以保护或者保留存储单元。第二个是配备单独的堆栈和帧指针以减少操作系统(OS)请求以及中断和异常处理所需的等待时间。第三个是具备单独的用户操作模式和管理员操作模式。过去,DSP按照等效于管理员操作模式工作,从而允许在任何时间完全访问所有的系统资源。然而MCU提供类似的在用户操作模式,它允许在OS的顶层运行应用软件。现在,在一个统一的体系结构下提供两种操作模式,因为增强的DSP系统能够限制用户应用软件仅通过OS访问系统资源。

MCU的一个优点是包含使用灵活和种类齐全的外围设备。作为通用的嵌入式控制器,它们通常具备可编程输入输出(I/O)标志、定时器、串行接口和日益增加越来越复杂的标准接口。MCU外围设备的主要作用是嵌入式控制,而不是大量计算。例如,一个实时时钟信号可以唤醒一只温度传感器用以采集环境温度并且将一个延迟的信息通过I/O引脚反馈到MCU。然后,一个定时器的脉冲宽度调制(PWM)输出相应地能够增加或者减小风扇电机的转速。像MCU一样,统一的DSP和MCU具备一套系统控制外围设备(例如,实时时钟、多功能定时器、监视定时器、双向标志位引脚)。然而,它还包括一些高速接口(例如,PCI、异步或者同步存储器控制器、USB、并行视频接口)以便通过这些接口,与许多DMA通道配合快速搬移数据,从而有助于有效利用高速DSP内核的信号处理能力。

功耗控制一直是嵌入式控制器的一项功能。但是,当系统要求DSP具有优良的性能时,对其电源的选择就不太理想。如果将独立的MCU和DSP芯片应用于电源敏感的场合,通常必须为每个芯片提供一个单独的开关稳压器,因为这两个器件的内核电压经常不一致。这会导致降低电源变换效率和增加设计器件的引脚数目,最终增加布线的复杂程度和解决方案的成本。此外,当MCU和DSP的内核集成到一个芯片上时,电源解决方案本质上不是最佳的,因为它必须满足2个完全独立并具有不同负载特性处理器的需求。将这种情况与统一的DSP和MCU相比较,它包含一个集成动态电源管理(DPM)控制器。由于它是只有一个处理器的体系结构,所以该控制器能够完全适合给定应用的需求。它提供几种固有的电源模式以支持多种系统性能等级。另外,对于未使用的时钟和L2存储器可选择性地禁止。该PLL的频率可在一个宽范围(通常1倍~31倍)进行调节,以满足在DSP和MCU内部多层次的处理需求。最后能够调节电压(外部或者通过一个集成的开关控制器)以提供指数式的节省功耗。由于系统成本、开发容易、器件采购和升级能力的原因,设计工程师正趋向采用一种单芯片解决方案用于嵌入式信号处理解决方案。这种单芯片解决方案必须能够同样好地完成DSP和MCU的功能,所以有必要提出一种统一的处理器体系结构。面对MCU的挑战,比较简单的解决方案是将MCU的功能合并到一个高性能的DSP内核,而不是与此相反。当今一个统一的DSP和MCU平台(由BlackfinDSP系列产品说明)已经投放市场,它将在MCU和DSP目前应用领域提供许多应用。

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围观 2

该AI驱动解决方案让用户能直接在数十亿台计算能力有限的设备上训练机器学习模型

边缘AI技术的全球领导者ONE Tech宣布推出MicroAI™ Atom软件开发套件(SDK),并已在ONE Tech开发人员门户网站上提供公开下载。此SDK让用户可以在基于微控制器单元(MCU)的硬件上直接实施ONE Tech的机器学习平台MicroAI™ Atom。

MicroAI™ Atom SDK将智能带到了端点,也即数据的源头,以加速机器学习模型的构建和采用,同时降低部署AI驱动解决方案的总体成本。

MicroAI™ Atom SDK支持的资产用例包括:

  • 联网设备(IoT设备、手机、掌上电脑)
  • 工业机械(机械臂、焊机、物料搬运机、马达)
  • 公用事业基础设施(智能电表、变压器、水处理设施)
  • 家用电器(洗衣机、干衣机、冰箱)
  • 汽车(车辆、重型设备)

例如在制造用例中,迫切需要为制造设施增加智能,但现有方法需要对硬件进行改造,因而是一项昂贵的提议。借助MicroAI™ Atom SDK,这些功能可通过低计算能力的MCU实现,从而使现有硬件能够快速、经济地支持这些设施的机器学习和预测性维护。

ONE Tech首席执行官Yasser Khan表示:“MicroAI™Atom SDK的独特之处在于,它可以通过资产性能管理和预测性维护用例大幅缩短上市时间,同时不需运行和训练模型所需的昂贵硬件,因而能降低部署的总体成本。我们的工程师团队将这项技术变为了现实,并为全球开发人员实现资产的智能化提供了框架。”

如需了解有关ONE Tech的更多信息,请访问https://developers.onetech.ai/

关于ONE Tech

ONE Tech正在重新定义边缘的人工智能,通过提供功能强大的嵌入式和边缘AI解决方案帮助组织更深入地了解其资产的行为。ONE Tech的MicroAI™技术在边缘而不是在云中管理原始数据,能够通过触发可付诸行动的见解和警报来帮助公司识别有价值的数据和快速解决异常。设备可在本地环境中进行训练,从而实现个性化设置,同时提供最高级别的安全和隐私保护。如需了解更多信息,请访问www.onetech.ai,或在LinkedIn和Twitter上关注我们。

原文版本可在businesswire.com上查阅:https://www.businesswire.com/news/home/20210114005308/en/

围观 3

Holtek针对音乐应用领域,推出32-bit Arm® Cortex®-M0+ 为核心的SoC Flash MCU–HT32F61355/HT32F61356/HT32F61357。基于32位CPU的高性能且高质量的音乐/语音处理器,可实现音场/音效功能,适用高阶语音/音乐智能玩具、电子合成乐器以及各类智能创意产品等领域。

HT32F6135x内建16-bit高性能立体声DAC输出、MIDI引擎在48MHz最高系统频率时,可支持32通道的音乐合成(Music Synthesis)。内含USART/UART/SPI/I²C等标准通信接口,容易连接各类传感器、无线模块等,增加应用的灵活性。

HT32F6135x系列内建32/64/128 Mbits SPI Flash数据存储器用来储存音色/语音/音效等数据,客户不需分开采购MCU和SPI Flash数据存储器,备料方便而且可缩小PCB尺寸。Audio Workshop开发平台可协助客户开发产品。

来源:HOLTEK

围观 10

设备的设计越来越多地采用片上嵌入式内存容量有限的微控制器,或者干脆完全避开闪存。原因之一是,尽管可以嵌入所需的任意大小容量的内存,但是为了实现更高性能而逐渐缩小尺寸这个自然趋势使得内置或扩展嵌入式内存的成本过高。

新型高性能控制器,例如无闪存NXP RT系列MCU,正在去掉嵌入式闪存,以满足当今用于物联网(IoT)和工业物联网(IIoT)的设备设计的价格和性能要求。

这意味着外部SPI flash正逐渐成为被关注的焦点。随之而来的挑战是如何与MCU无缝操作,以确保其CPU性能不受影响,同时还要将功耗降至最低水平。

为了成为MCU的理想合作伙伴,外部闪存必须:

  • 执行低功耗且快速的读写操作;
  • 提供超低功耗的睡眠模式;
  • 减少擦除和存储数据所需的CPU周期;
  • 减少或消除确定状态所需的MCU和闪存之间的总线事务;
  • 修改闪存中存储的数据时避免使用系统RAM缓冲区。

Dialog半导体公司的新型FusionHD NOR Flash中内置了以上这些性能。FusionHD在将整体系统能耗降低多达70%的同时,运行速度还比竞争对手的闪存设备提高了5倍。

FusionHD通过利用具有一系列系统增强特性的低功耗架构来实现此性能。

这些功能包括:

  • 小页面擦除(page erase)架构,提供更快速的写入性能和更低的系统功耗;
  • 易于实现的主动中断功能,可阻止MCU浪费宝贵的CPU周期和功率来监测闪存状态;
  • 单个读取修改写入(Read Modify Write)命令可简化软件,加快数据记录速度,并减少CPU开销。

此外,FusionHD还具有其他许多节能特性,使其非常适合需要代码存储、数据存储或密集数据记录的下一代功耗敏感或电池供电的电路设计。

来源:Dialog半导体公司

围观 3

目前为止,接触单片机已有不少,从选择元器件、原理图、PCB、电路硬件调试、软件开发也算小有心得。

单片机软件开发里面第一步当属下载程序了,如果这一步都有问题,那么后面的一切便无从谈起,记得当初刚接触单片机时,对于下载电路方法及原理也是一头雾水。好在随着经验的积累以及自己的努力探求,现在对此问题算是有了点点自己的经验理解。故今天在此针对常用51单片机下载程序问题做下详解,以求新手们少走弯路。

原理:单片机的TXD、RXD是TTL电平,所以你得万变不离其宗的将其它信号转成TTL电平,只有这样给单片机下载程序才有可能成功!其中CH340、PL2303等芯片是直接将USB信号转换为TTL电平,而MAX232等芯片是将TTL转换为RS232信号或者将RS232信号转换为TTL。

下面请看利用这种原理的两种常用方法:

方法一:

请看图一,这是我们最常见的单片机下载电路了,其中从②到⑥属于大家常用的USB转串口线,用这种方案的好处是,如果自己的PC带有串口(可能很老的机器没有USB接口),那么就可以直接给单片机开发板下载程序,因为采用这种方法的开发板必定带有串口接口嘛。当然,如果PC仅有USB接口而不带串口,那么只能找根USB转串口线了(其电路原理就是图中②到⑥),这里我推荐大家使用采用CH340芯片的USB转串口线,而不要采用PL2303的USB转串口线,因为PL2303价钱便宜所以山寨的水货较多,这会导致下载电路不稳定,甚至无法正常下载。同时此方案的坏处是电路板上必定要做一个9针串口接口(太巨大了),这必将增加了电路PCB的面积,当然也就增加了成本啦!(顺便发表下个人见解:那个9针接口实在太丑,又大又重,无形中便降低了自己的设计档次,哈哈。所以不推荐这种方法!)

浅析MCU下载程序电路原理

方法二:

请看图二,这是我经常采用的单片机下载电路。实践证明效果非常好,几乎没出过任何问题!它的好处是只需要找根普通的USB2.0线(如图二中②)就可以下载了,比找根USB转串口线要轻松的多,同时由于将串口9针接口换成了USB接口,所以电路板的体积、重量也减少了不少,也显得更美观时尚,呵呵。在此强调一点:推荐使用CH340芯片(可以用CH340G,它引脚间距大很容易焊接)而不是PL2303,上文已说PL2303水货多,况且PL2303的外围电路比较复杂,这也给硬件电路的调试增加了难度。当然如果项目对成本特敏感,那么采用价钱相对较低的PL2303也无可厚非。大家看到没,图二的电路结构比图一要简化很多,那么是不是可以说明图二的性能比图一要更好呢?应该是吧!简单的结构出问题的概率当然更小了!

浅析MCU下载程序电路原理

值得一提的是在使用CH340时,有些问题得注意下,因为很多同学反映用CH340下程序失败,但其实一般都很容易解决的。经本人总结常见原因有三:

1、某些CH340的引脚给单片机供了电导致单片机断电不彻底(下载程序要断电重启),从而导致程序没法下载。解决方案:在CH340的TXD引脚反向串联一个二极管(推荐肖特基二极管)、在CH340的RXD引脚串联一个约300欧姆的电阻。如此单片机可以彻底断电,问题解决!!(特别注意:此种情况不适用于STM32等芯片)

2、有些同学在给单片机供电时,为了防反接保护电路,在电源处串联了个二极管,由于二极管的正向压降导致单片机供电不足,从而导致程序无法下载。解决方案:将二极管用0欧电阻代替或者采用正向压降很小的二极管,以确保单片机的正常供电。问题解决!!

3、有些同学由于粗心将CH340的TXD引脚连接了单片机的TXD引脚,RXD引脚连接了单片机的RXD引脚,这自然不能下载程序了,一收一发不用多说吧,呵呵。解决方案:将CH340的TXD引脚连接单片机的RXD引脚,RXD引脚连接单片机的TXD引脚。问题解决!!

来源: 网络

围观 6

使用MCU的系统设计人员受益于摩尔定律,即通过更小封装、更低成本获得更多的丰富特性功能。嵌入式系统设计人员和MCU厂商关心数据采集系统的三个基本功能:捕获、计算和通信。理解全部功能对设计大有帮助,本文将主要关注数据采集系统的捕获阶段。

捕获

复杂的混合信号MCU必须能够从模拟世界中捕获某些有用信息,并且能够把连续时间信号转换成离散的数字形式。模数转换器(ADC)是完成这项任务最重要的MCU外设,因此ADC的性能往往决定何种MCU适用于何种应用。MCU也能够通过各种串行或并行数字I/O接口捕获来自外部信号源的数字形式的系统信息。

计算

信号捕获后,需要对捕获数据进行某些处理;有时仅仅需要模数转换,但是更多情况下必须要对捕获的数据样本进行计算。MCU行业中持续进行的数字化演变,带给系统开发人员更先进的信号处理水平和更高的处理器速度。因此,嵌入式开发人员现在对8位、16位和32位混合信号MCU有更多的选择余地,以便适应各种成本/性能目标。开发人员也有更多片上选择(on-chip options)可用于完成系统任务。此外,MCU的硬宏(hard-macro)能自动处理,在外设中集成的功能状态机可完成常见的处理器任务。

通信

最后,为了控制过程中的信息交换,某种形式的通信是必要的。此功能可以相当简单,也可以相当复杂。通信甚至可以是模拟输出的电压或电流,通常使用数模转换器(DAC)把捕获和处理的数据转换到模拟形式来实现。

基于多功能MCU的数据采集系统

MCU数据采集系统的关键是ADC。在电子行业中最常见的ADC类型一般是逐次逼近型ADC(SAR ADC)。许多MCU使用SAR ADC是因为它在速度和性能组合上的灵活性。 在MCU中,SAR ADC的精确度可以从8位到16位,吞吐速率范围可以从极慢的按需转换请求到每秒超过100万次转换。但是ADC仅仅是完整数据采集系统中的一部分。数据采集系统的其他部分也可增加其灵活性,包括信号输入接口、参考电压接口、用于ADC的时钟和采样系统以及用于转换后ADC输出数据的数据管理。

通常情况下,模拟信号输入接口共享一个通用输入输出(I/O)缓冲器结构体,此结构体可配置为数字域或模拟域,或者也可以由两个域共用。多配置性实现方法允许设计人员根据其系统需求在多个芯片引脚上划分模拟和数字功能。作为输入多路复用器的一部分,最常见的辅助输入之一是片上的温度传感器;其他的重要输入包括内部电压。

一旦系统的输入通道配置完成,嵌入式设计人员就可以利用程序代码选择任意通道,并请求ADC转换。设计人员也可以选择免除程序代码,而允许ADC通道定序器根据预先设定的通道输入进行循环,直到检测出重要事件。

数据采集

系统的另一个重要方面是ADC参考电压(VREF)。参考电压用来设置系统的输入动态范围或量程,并能显著影响整体噪声性能。多路转换器通常用于从多种板上和外部参考电压输入中选择VREF。常用的参考电压包括MCU内部生成的缓冲带隙电压的倍频电压、片外生成的精确参考电压以及多种外部电源电压,以上可选参考电压都兼容I/O缓冲器结构体和ADC限制。

如此多的输入通道,使人们很容易想象到,在某些系统中一个或多个引脚的输入动态范围可能不兼容单一VREF电压。为了解决这个问题,Silicon Labs Precision32 MCU集成输入级联增益,根据ADC型号不同可能有0.5或1倍的增益,这样通过调整输入信号可更好的兼容选择VREF。

ADC转换循环

ADC的时钟系统要易于配置,以便支持MCU应用的多种用途。SAR ADC属于奈奎斯特率转换器,系统设计人员要仔细选择以满足采样率至少两倍于输入信号带宽的奈奎斯特准则。当配置ADC时,开发人员还必须考虑两个计时任务。这两个任务涉及ADC转换循环和MCU系统内的可用时钟源。转换循环有两部分组成:一个是跟踪周期,一个是转换周期,如图1所示。

在MCU系统中如何利用ADC技术进行数据采集

跟踪周期是转换循环中当ADC输入电路连接到输入信号时所花费的那部分时间。输入采样发生在跟踪周期结束并且输入电路从输入源断开时。这一刻是由连接到ADC的数字控制信号引起的,称为转换启动(CNVST)。该命名恰如其分,CNVST标志着跟踪周期的结束和转换周期的开始。

转换周期是ADC执行逐次逼近寄存器(SAR)逻辑时的那部分ADC转换循环。ADC用于跟踪输入信号的时间量与ADC的输入负载特性、信号源的驱动能力和测量所需的精度要求相关。MCU器件规格手册列出ADC输入模型,给出ADC输入的输入电容、电阻和漏电流值。为了精确测量,开发人员应当为输入信号稳定保留足够的跟踪时间,最好超过0.5LSB。

虽然转换周期通常是一个与SAR ADC时钟周期有关的可配置时间量,即对于每一位的判别时间,但他最好是采用CNVST请求之间的时间量描述跟踪时间,而不是SAR转换周期。简单的说,如果ADC没有处于转换状态,那他就处于跟踪状态。转换请求之间的过长时间会导致更多的跟踪时间。为了解决这个问题,Silicon Labs MCU系列产品提供在转换请求之间关闭跟踪电路的功能,从而可降低系统功耗。

ADC转换吞吐速率是转换请求的频率,通常命名为符号Fs。最大吞吐速率的设定通常由ADC的最小跟踪时间以及最小转换时间限定。恒定的吞吐速率是通过发送同样时间间隔的转换请求流来实现的。对于管理两个关键的计时任务来说,可配置的ADC时钟系统是必不可少的。

计时任务之一是生成用于转换周期期间的时钟,用于执行SAR算法。与转换周期相关的SAR时钟(SARCLK)通常来自MCU系统时钟。SARCLK的可配性需要适应MCU系统时钟,时钟频率范围从不到1MHz到超过100MHz。由于ADC内部的比较器设计,将产生SAR转换逻辑被定时的最大速率。系统设计人员必须小心配置SARCLK频率,避免超过其最大时钟速率规格。另一个计时任务是生成转换请求采样速率,其不能超过给定适当转换周期配置的ADC转换器的最大吞吐速率。

孔径抖动和延迟

转换启动请求信号可以看作是采样时钟,因此它决定ADC采样和保持电路实际捕获输入信号的时间点。当配置ADC转换请求时基时,需要考虑与采样和保持电路相关的规格,即孔径抖动和孔径延迟。这两个规格影响输入信号采样的精确度,因为输入信号相对于孔径时间延迟在不断快速变化,如图2所示。

在MCU系统中如何利用ADC技术进行数据采集

孔径抖动在生成转换启动信号的时钟系统和其他电路中将导致误差(即时钟抖动),同时孔径延迟导致转换启动信号和采样开关之间电路延迟。孔径抖动在数据采集系统中会引入噪声和失真。孔径延迟可以由MCU设计人员内部管理,使其最小化,以避免由于长延迟而增加更多抖动的风险。孔径延迟在数据采集系统中引起延迟误差。太长的孔径延迟类似于水池在“水池满”信号发出之前就开始溢出。

由于上述原因,需要精确的时基用于产生稳定的转换启动请求时序。MCU提供一系列板上时钟或外部时钟源作为系统时钟选择。系统设计人员必须仔细选择具有足够精度的时钟源,以满足其数据采集系统的需求。对于高速输入源,需要非常精确的晶体振荡器。另一方面,直流(DC)或慢速输入可以更好地容忍时钟系统错误,但仍然需要在转换之间保留足够的稳定时间。

突发模式特性

Silicon Labs MCU系列产品中两个特别有用的特性是突发模式和标记跟踪模式。突发模式根据可编程的连续ADC转换数量生成累积的或平均结果,所有触发来自一个转换请求。标记跟踪模式通过改变转换启动请求操作来分担MCU系统所需的跟踪时间管理。通常,转换启动标记在跟踪周期终点和转换周期起点。但在标记跟踪模式中,转换启动请求却在跟踪周期起点触发,然后持续一段时间,此时长为基于预配置的SARADC时钟周期的可编程时长,最后才开始转换。带有标记跟踪的触发模式可为低频运行的MCU在单MCU时钟循环中获得累积的ADC结果,因此减少系统循环数和降低功耗,如图3所示。

在MCU系统中如何利用ADC技术进行数据采集

ADC数据窗口

Silicon Labs 8位和32位混合信号MCU具有ADC输出数据窗口比较器。ADC输出数据与可编程的高低限制进行比较,并可为ADC输出数据在设定的门限值内、外、高或低自动生成可编程中断。使用数据窗口比较器,设计人员能够配置ADC来自动检查“水池满”液面监测器输入,直到数据窗口比较器发出一个中断信号给MCU程序为止。当触发中断时,MCU可以中断当前执行的任务并切换到严密控制水池系统的任务中。

来源: www.silabs.com

围观 6

MCU是新能源汽车特有的核心功率电子单元,通过接收VCU的车辆行驶控制指令,控制电动机输出指定的扭矩和转速,驱动车辆行驶。实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能。同时,MCU具有电机系统故障诊断保护和存储功能。

MCU的设定参数较多,每个参数均有一定的选择范围,使用中常常遇到因个别参数设置不当(参数设定通过CAN通讯或仿真器进行设定),导致MCU不能正常工作的现象,因此,必须对相关的参数进行正确的设定。

1. 控制方式:

即速度控制、转距控制、 PID 控制或其他方式。采取控制方式后,一般要根据控制精度进行静态或动态辨识。

2. 最低运行频率:

即驱动电机运行的最小转速,驱动电机在低转速下运行时,其散热性能很差(风冷型),电机长时间运行在低转速下,会导致驱动电机烧毁。而且低速时,其电缆中的电流也会增大,也会导致电缆发热。

3. 最高运行频率:

一般的MCU最大频率到 60Hz ,有的甚至到 400 Hz ,高频率将使驱动电机高速运转,这对普通电机来说,其轴承不能长时间的超额定转速运行,电机的转子是否能承受这样的离心力。

4. 载波频率:

载波频率设置的越高,其高次谐波分量越大,这和电缆的长度,电机发热,电缆发热,IGBT发热等因素是密切相关的。

5. 电机参数:

MCU在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率,这些参数可以从驱动电机铭牌中直接得到。

6. 跳频:

在某个频率点上,有可能会发生共振现象,特别在整个装置比较高时;在控制压缩机时,要避免压缩机的喘振点(空调压缩机)。

7. 加减速时间

加速时间就是输出频率从 0 上升到最大频率所需时间,减速时间是指从最大频率下降到 0 所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在驱动电机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流,减速时则限制下降率以防止过电压。

加速时间设定要求:将加速电流限制在MCU过电流容量以下,不使过流失速而引起高压系统断电保护;减速时间设定要点是:防止平滑电路电压过大,不使再生过压失速而使高压系统断电保护。加减速时间可根据负载计算出来,但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间,通过起、停驱动电机观察有无过电流、过电压报警;然后将加减速设定时间逐渐缩短,以运转中不发生报警为原则,重复操作几次,便可确定出最佳加减速时间。

8. 转矩提升

又叫转矩补偿,是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低,而把低频率范围 f/V 增大的方法。设定为自动时,可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩,使驱动电机加速顺利进行。根据负载特性,尤其是负载的起动特性,通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载,如选择不当会出现低速时的输出电压过高,而浪费电能的现象,甚至还会出现驱动电机带负载起动时电流大,而转速上不去的现象。

9. 电子热过载保护

本功能为保护电动机过热而设置,它是MCU内 CPU 根据运转电流值和频率计算出电动机的温升,从而进行过热保护。本功能只适用于 “ 一拖一 ” 场合。

电子热保护设定值 (%)=[ 电动机额定电流 (A)/ MCU额定输出电流 (A)]×100% 。

10. 频率限制

即MCU输出频率的上、下限幅值。频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障,而引起输出频率的过高或过低,以防损坏设备的一种保护功能。在应用中按实际情况设定即可。此功能还可作限速使用,将MCU上限频率设定为某一频率值,这样就可使最高车速在一个固定、较低的工作速度上。

11. 转矩限制

可为驱动转矩限制和制动转矩限制两种。它是根据MCU输出电压和电流值,经 CPU 进行转矩计算,其可对加减速和恒速运行时的冲击负载恢复特性有显著改善。转矩限制功能可实现自动加速和减速控制。假设加减速时间小于负载惯量时间时,也能保证驱动电机按照转矩设定值自动加速和减速。

驱动转矩功能提供了强大的起动转矩,在稳态运转时,转矩功能将控制电动机转差,而将电动机转矩限制在最大设定值内,当负载转矩突然增大时,甚至在加速时间设定过短时,也不会引起高压系统断电保护。在加速时间设定过短时,电动机转矩也不会超过最大设定值。驱动转矩大对起动有利,以设置为 80 ~ 100% 较妥。

制动转矩设定数值越小,其制动力越大,适合急加减速的场合,如制动转矩设定数值设置过大会出现过压报警现象。如制动转矩设定为 0% ,可使加到主电容器的再生总量接近于 0 ,从而使驱动电机在减速时,不使用制动电阻也能减速至停转而不会过压保护。但在有的负载上,如制动转矩设定为 0% 时,减速时会出现短暂空转现象,造成MCU反复起动,电流大幅度波动,严重时会使MCU报故障,应引起注意。

来源:汽车技研
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Holtek新推出集成感烟侦测AFE、LED定电流驱动、温度Sensor与低功耗Sub-1GHz RF收发器的感烟探测器专用Flash MCU BA45F5660。适合应用在需RF联网感烟探测产品,如协同报警感烟探测器、RF通信感烟侦测报警器。

BA45F5660具备16K×16 Flash ROM、2048×8 RAM、256×8 EEPROM、多通道12-bit ADC、16-bit Voice DAC、多功能Timer Module、2组UART及1组SPI/I2C通信接口。内置的感烟侦测AFE整合Photodiode所需的滤波及放大电路,除Photodiode外无需任何外部元件。LED定电流驱动电路,可提供两组最大360mA及205mA输出电流,电流可以多段调整。内建温度Sensor,可依环境温度调整产品的灵敏度。

在RF部分适用在Sub-1GHz以下免执照的ISM Band应用(315/433/470/868/915MHz),IC整合高功率PA、GFSK频率合成器及数字解调功能,精简外围电路,射频特性符合ETSI/FCC规范,可程序设定发射功率,最高达+13dBm,高接收灵敏度-117dBm@2Kbps,超低接收功耗4.2mA@433MHz,最高传输速率达250Kbps。

BA45F5660提供48LQFP-EP封装,相较于之前推出的BA45F5640,BA45F5650除了核心感烟侦测及RF电路相同之外,更加大Flash ROM、RAM的存储器空间,可以符合功能更多样的RF联网感烟探测产品需求。

来源:HOLTEK

围观 3

Holtek针对USB PDF数据记录器的应用,新推出Arm® Cortex®-M0+核心微控制器HT32F5828,具备低功耗特性,非常适合应用于食品/医疗的冷链运输温湿度监控、冷冻柜温湿度监控、仓库等各类环境数据记录。

HT32F5828内建ROM及SRAM,容量分别为128KB及16KB。操作电压为1.65V~3.6V,暂停模式(Power Down)下耗电仅1.30μA,低功耗特性可增加电池续航力;另支持33 SEG × 8 COM的LCD显示需求,封装形式为48/64/80LQFP。为实现PDF数据记录器的应用需求,HOLTEK提供专用于产出PDF档案的库,支持多国语言开发、PDF/A标准或加密格式等功能,可快速开发各式规格的PDF档案。

来源:HOLTEK

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Holtek新推出Sub-1GHz OOK/FSK RF发射器A/D Flash MCU BC66F2133,适用于1GHz以下免执照的ISM频段,提供OOK/FSK调制选择,射频特性符合ETSI/FCC规范。适用于无线吊扇、无线门铃、RF开关、智能居家、冷链温度侦测等产品,延伸无线控制功能。

BC66F2133的工作电压为2.2V~3.6V;MCU具备2K×14 Flash ROM、64×8 RAM、32×14 EEPROM;9个I/O;1组8-bit Timer、10-bit×4通道ADC、1组8-bit PWM。内置8MHz及32kHz系统频率。可编程RF发射功率,最高达+13dBm。

BC66F2133提供16-pin NSOP-EP小封装,符合-40℃~85℃工规温度范围,Holtek有专业的RF服务团队提供技术支持,快速导入各项产品开发应用。

来源:HOLTEK

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