近几年来，基于数字信号处理器（DSP）内核的集成电路由于在计算速度、存储容量等方面的表现优于单片机，已逐渐代替单片机运用于电机控制等系统中。DSP是一种适合用于数字信号处理运算的微处理器，能够实现实时快速的数字信号处理算法，其主要优势包括精度高、灵活性大、可靠性高等。通常，将以DSP为基础的内核，与测量控制所需的外围功能电路集成在一个芯片内，这样芯片不仅结构紧凑、可靠性高、易于使用，还可以大大降低价格，缩小体积。因此，基于DSP内核的控制芯片通常是电机应用、马达伺服控制、工业控制应用的理想选择。

精品推荐

作为世界知名的微控制器生产厂商，TI发布了面向工厂自动化、工业机械、马达控制、电动汽车、智能家电应用的TMS320F28003x实时微控制器。它既有数字信号处理能力，又有强大的嵌入式处理功能，能帮助广大工程师实现向32位数字信号处理器的过渡。

TI TMS320F28003x实时微控制器

TI TMS320F28003x（F28003x）实时微控制器是C2000™ 实时微控制器系列中的一款器件。该可扩展、超低延迟器件系列旨在提高电力电子设备的效率，拥有高功率密度、高开关频率等特性，并支持GaN和SiC技术。

实时控制子系统基于TI的32位C28x DSP内核，可针对从片上闪存或SRAM运行的浮点或定点代码提供120MHz的信号处理性能。浮点单元（FPU）、三角函数加速器（TMU）和VCRC（循环冗余校验）扩展指令集进一步增强了C28x CPU的性能，从而加快了实时控制系统主要常用算法的速度。

同时，F28003x实时微控制器还集成了高性能模拟模块，与处理单元和PWM单元紧密结合，可提供更好的实时信号链性能。16个PWM通道，包含具有高分辨率功能（150ps分辨率）的8个通道，可控制各种功率级，从三相逆变器到功率因数校正和先进的多级电源拓扑。

各种业界通用通信端口（如SPI、SCI、I2C、PMBus、LIN、CAN和CAN FD）不仅可用于连接，还提供了多个引脚复用选项，以实现出色的信号布局。快速串行接口（FSI）可跨隔离边界实现高达200Mbps的稳健通信。

C2000平台新增了主机接口控制器（HIC），这是一种高吞吐量接口，允许外部主机直接访问F28003x的资源。与前代DSP相比，此系列器件性能有了大幅度提升，并与定点C28x控制器软件兼容，从而得以简化软件开发，缩短开发周期，降低开发成本。

微型打印机整机主要是指宽度小于84mm的打印机，包括POS打印机、税控打印机、ATM等设备。微型打印机也分为很多种类，其中微型热敏打印机主要由热敏打印头及其外围电路、主控制器（MCU）电路、电源供电、通讯接口电路以及人机交互五大部分组成。

本文提到的微型打印机控制系统以爱普特32位微控制器（MCU）APT32F1023E8M6为核心，芯片引脚图如下所示：

随着工业自动化的快速发展，相应的主控芯片成为趋之若鹜的一大市场，高性能的爱普特32位微控制器APT32F1023E8M6能适用于绝大部分应用。

APT32F1023E8M6在微型打印机中的主要功能：

1、APT32F1023E8M6 MCU通过控制步进电机，来实现走纸；
2、APT32F1023E8M6 MCU通过输入的数据是1或0决定发热元件是否发热，从而在热敏纸上产生要打印的点行；
3、APT32F1023E8M6 MCU通过ADC检测热敏电阻值来判断是否过热保护；
4、APT32F1023E8M6 MCU通过检测缺纸光耦输出来判断是否有纸。

爱普特APT32F1023E8M6采用高性能的C-Sky 32位CPU内核，最高工作频率为48MHz，高速嵌入式内存（Flash最高可达64K字节，SRAM可达4K字节），并广泛集成增强型外设和I/O口。提供标准的通信接口（I2C、SPI、UART），一个12位1MSPS转换速度的ADC，2个通用16位定时器。

APT32F1023E8M6微控制器工作在-40℃至85℃温度范围，1.8V至5.5V电源电压。这些特点使得APT32F1023E8M6 32位微控制器可广泛适用于不同的产品应用中，如监测设备、A/V接收机和数字电视、PC外设、打印机、可编程控制器等。

如今，微控制器的功能日渐强大，已经从早期的单片机转向基于SoC结构的MCU体系。在这个转变过程中，内核成为了决定一颗MCU的性能和应用场景的关键。比如我们常说MCU的位数就是根据内核来确定的，不同的内核代表了不同的MCU性能。例如，早期的8051就是8位单片机的典型内核，现在主流的Arm Cortex M系列则代表了32位MCU最常见的内核；Cortex M0+则是低功耗低成本MCU的标签；Cortex M7内核的MCU作为高性能微控制器的代表甚至可以进行部分视频处理应用，而PowerPC架构的内核则常见于汽车动力总成部分的MCU应用场景。

如何配置强大的CPU内核？

内核是一颗MCU中的主处理单元（也可以说是MCU的CPU），内核基本决定了一颗MCU半数以上的技术指标，因此对CPU内核进行配置就成为应用MCU的最关键步骤。今天我们就以东芝的TLCS-870/C1内核作为示例，带大家共同学习一下CPU整体配置的基本知识。

首先我们来认识一下微控制器的各个基本功能，如下图所示，CPU具有用于存放微控制器中各种数据和程序的存储电路以及用于执行计算的运算电路。其中各个部分功能如下。

PSW（程序状态字）：用于保存操作结果和指令执行结果状态的寄存器，由各种标志组成。

通用寄存器：用于储存数据的存储电路，根据存储电路的位置，通用寄存器分别称为W、A、B、C、D、E、H、L等。储存计算结果的地方称为累加器。在TLCS-870/C1中，W、A、B、C、D、E、H、L、IX和IY这十个寄存器具有累加器功能。

程序计数器（PC）：用于储存存储器地址以读取指令的存储电路。

ALU（算术逻辑单元）：用于执行计算的运算电路。

指令寄存器：用于暂时存储读取指令的存储电路。

指令解码器：对存储在指令寄存器中的指令进行解密，并将其发送到控制单元。

中断控制电路：用来控制中断功能。

在这些功能中，程序计数器（PC）是管理下一步要执行指令存储地址的寄存器。每次执行一条指令时，程序计数器指定的地址将进行＋n处理（1字指令为＋1，2字指令为＋2）。当在中断指令等情况下，PC将存储跳转目标地址。CPU从PC读取下一条要执行指令所在的地址，并依次执行。例如，如果PC中存储了0x8020（地址），则意味着CPU正在执行地址为0x8019的指令。如果从PC读取了地址0x8020，则CPU下一步要执行指令的地址0x8021将储存在PC中。这个过程可以参考图2所示的流程示意。

而通用寄存器可用于各种用途，例如累加器和数据处理。TLCS-870/C1有八个8位寄存器：W、A、B、C、D、E、H和L。这八个寄存器也可以作为16位寄存器成对使用：WA、BC、DE和HL。这些组合只适用于相邻的寄存器，例如，B和E、H和E等不能组合。此外，TLCS-870/C1还有两个16位通用寄存器IX和IY。这些寄存器主要作为访问存储器时的索引寄存器。

在CPU执行指令后，会有一个标志指示存储器的内容以及计算结果的状态。PSW（程序状态字）的作用就是收集这些标志。下图是A寄存器（00111110）和B寄存器（11100000）相加的例子。计算结果（100011110）本应储存在A寄存器中。但是，由于A寄存器只能储存8位，所以将进位标设置为“1”，并将进位标志保留为发生进位的信息。因此，在A寄存器中，存储不包括最高有效位1的（00011110）作为计算结果。例如，如果计算结果是（100000000），则在进位标志中设置1，（00000000）储存在A寄存器中，所以在零标志中设置1。

今天我们跟大家一起了解了微控制器的CPU部分功能单元和基本指令执行的知识，下一节我们将带大家一起认识另一个CPU配置的关键环节“中断处理”。请大家持续关注哦～