MC56F82xx 飞思卡尔创新的 DSC 产品 叶万富 应用工程师 1
MC56F82xx DSC 产品系列 精准 快速 强劲新推出的 MC56F82xx 数字信号控制器 (DSC) 能为更平稳 更优良的电源和电机控制应用提供经济有效的解决方案 增强的高精度 PWM 模块 520ps 分辨率 ( 占空比和周期 ) 达到 The 8 个支持中心对齐 explanation, that 边沿对齐和非对称 makes this messaging PWM 模式的增强的脉宽调制 point true. What makes (eflexpwm) this important? 输出通道 How, 其中 are 6 个 we 通道支持微边沿放置技术 此外, 双缓冲寄存器设计, 可编程的 1 至 16 整数重载频率和半周期重载能力容易 accomplishing this point? What does this do for our customers? 实现精密的 PWM 频率生成 带可编程增益放大器的高速 ADC 带可编程增益放大器的超快速模数转换器 (ADCs), 可以实现高达 3.33MSPS 的采样率, 以帮助减少信号纹波来精确调节能量转换 最大 10MHz 时钟频率的 ADC 可以达到 850ns 的单次转换时间 (8.5 个 ADC 时钟周期 ) 和 600ns 的顺序转换时间 (6 个 ADC 时钟周期 ) 内部模块互连总线 内部模块互连总线开关 (XBAR) 允许在 eflexpwm,adc,quadtimer,dac,hscmp 和外部引脚等内部模块间实现在线的可编程互连 2
产品列表 56F8245 56F8246 56F8247 56F8255 56F8256 56F8257 处理能力 (MIPS) 60 引脚数 44 pins 48 pins 64 pins 44 pins 48 pins 64 pin 混合 CPU (DSP + MCU) Yes 软件堆栈 Yes 程序存储器 ( 字节 ) 48k Flash / 6k RAM 48k Flash / 8k 64k Flash / 8k RAM RAM 数据存储器 ( 字节 ) 6k RAM 8k RAM Flash 页尺寸 ( 字节 ) 2k ( enable for EEPROM Emulation) 供电电源 3.3V I/O 电压容忍 5V 中断优先级 5 PWM 通道 6 6 8 6 6 8 硬件死区插入 Yes 捕获 / 比较通道 (16 位 ) 8 / 8 11/11 8/8 11/11 多功能 16 位 Timers 8 A/D 转换器通道 2 x 4 = 8 2 x 5 = 10 2 x 8 = 16 2 x 4 = 8 2 x 5 = 10 2 x 8 = 16 A/D 分辨率 / 转换时间 12 bit / 600ns 可编程增益放大器 Yes (1x, 2x, 4x) AD 输入阻抗 >100Kohm A/D 电流注入保护 Yes GPIO( 专用 / 复用 ) 0 / 35 0 / 39 0 / 54 0 / 35 0 / 39 0 / 54 串行接口 2x QSCI, 1x QSPI, 2 x I2C DAC 1 x 12bit + 3 x 5Bit 比较器 3 其它 Inter-nodule Crossbar 片内时钟源 Yes 调试开发接口 JTAG / EOnCE 3
高精度 PWM 模块结构图 High Speed PWM Module 高精度 PWM 模块由四个子模块组成 4
5 高精度 PWM 子模块详述
如果我们能够把一个时钟周期 细分 成更细的时钟递增? 高精度 PWM 实现 FD R 上升边沿控制 上升边沿控制 初始值 SET D PWM 信号 初始值 SET D 微边沿放置器 PWM 信号 CK CK RESET RESET FD F 下降边沿控制 下降边沿控制 分辨率 = 1 / f ck 分辨率 = (1 / f ck ) 小数分辨率 6
中心对齐 PWM 模式 VAL1 ($0100) VAL3 VAL5 ($0000) VAL4 VAL2 INIT ($FF00) Ch0 a Ch0 b 当设置初始值为模值的相反数时,PWM 模块工作在符号数模式 此外设置上升沿控制寄存器和下降沿控制寄存器为相反数, 那么就能获得中心对齐 PWM 模式 7
边沿对齐 PWM 模式 VAL1 ($0100) VAL5 INIT ($FF00) ($0000) VAL3 VAL2, VAL4 = $FF00 CH0 b CH0 a 当设置 PWM 上升沿控制寄存器为初始值, 然后保持不变, 那么设置正的下降沿控制寄存器值将产生大于 50% 占空比的 PWM, 否则产生小于 50% 占空比的 PWM 8
相移 PWM 模式 VAL1 ($0100) VAL5 VAL3 ($0000) VAL4 VAL2 INIT ($FF00) CH0 a CH0 b 在这个例子, 两个 PWM 信号有相同的占空比, 然而通过偏置两个 PWM 边沿控制寄存器值, 就可以实现彼此边沿的移相 相应地, 如果不同子模块间的 PWM 信号实现相移, 那么只需简单地更改彼此的初始值即可实现 这种模式对低调制比情况下利用母线电流重建三相电机电流时非常有用 9
ADC 结构图 HIGH LIMIT 增益设置 X1, x2, x4 LOW LIMIT > < Above Below IRQ Logic IRQ AN0 AN1 ANx Vrefl MUX PGA V+ V- 通道选择 12Bit ADC RESULT MUX Zero Crossing Logic ADC RESULT ADC OFFSET 单端或差分选择 10
单次模式 当通过 START 命令或同步脉冲启动 ADC, 该模式 ADC 仅仅采样一次 如果需要进行再次扫描, 必须对 ADCR1 寄存器进行再一次写操作 触发模式 在每次 START 命令或同步脉冲来临时, ADC 开始采样 循环模式 只要 ADC 上电且 STOP 位不被置位, ADC 将持续采样 顺序模式 顺序模式意味着一个接着一个采样 ADCA 采样通道 ANAx,ADCB 采样通道 ANBx 并行模式 同时采样 :ADCA 采样与 ADCB 采样能在同时并行进行 独立采样 :ADCA 和 ADCB 独立操作, 每个 ADC 扫描完成后将产生独立的中断请求 ANA0 ANA1 ANA2 ANA3 ANA4 ANA5 ANA6 ANA7 SYNC0 SYNC1 ANB0 ANB1 ANB2 ANB3 ANB4 ANB5 ANB6 ANB7 MUX MUX VRETH VREFLO S/H & Scaling Controller S/H & Scaling Voltage Reference Circuit Cyclic Converter A Cyclic Converter B 12 ADC 扫描模式 12 Result Reg0 Result Reg1 Result Reg2 Result Reg3 Result Reg8 Result Reg9 Result Reg10 Result Reg11 Result Reg4 Result Reg5 Result Reg6 Result Reg7 Result Reg12 Result Reg13 Result Reg14 Result Reg15 11
Cross Bar 结构图 5 位 VREF 12 位 DAC 输出 12 位 DAC 输出 0 1 2 3 3 0 2 1 HSCMP PAD 3 3 Crossbar Trigger[1:0] 到比较器 8 通道 12 位 ADC x 2 仅为 DAC 输入测试使用 12 位 DAC 输出 PAD x 16 PAD x4 TB[3:0] x3 Quad Timer B OUT_TRIG0[2,0] OUT_TRIG1[2,0] Window / Sample[2:0] 4 4 SYNC_IN 12 位 DAC PAD 6 OR 4 X6 x9 PWMA[3:0] PWMB[3:0] PWMX[3] 8 通道 GHzPWM 2 OUT_TRIG0[3] OUT_TRIG1[3] 14 EXTA[3:0] EXT_SYNC[3:0] EXT_FORCE EXT_CLK FAULT[3:0] X6 I/O Muxing 外设功能 PAD 12
MC56F82xx 先进的功能和优点 功能 达到 9 个 eflexpwm 通道, 其中 6 个支持微边沿放置技术 带 PGA 的超快速 ADCs 可以实现高达 3.33MSPS 的采样率 eflexpwm 支持中心对齐, 边沿对齐和非对称 PWM 模式 ; 双缓冲寄存器设计,1 至 16 整数重载频率和半周期重载能力 最大 10MHz 时钟频率的 ADC 可以达到 850ns 的单次转换时间 (8.5 个 ADC 时钟周期 ) 和 600ns 的顺序转换时间 (6 个 ADC 时钟周期 ) 双 Harvard 总线架构的 CPU 在一个指令周期内可以达到对程序和数据存储器的 3 次同时访问, 并能并行操作 3 个执行单元 (ALU,PC,AGU) 优点 减少信号纹波来精确调节能量转换 容易获得精密的 PWM 信号 精确, 快速地检测电源或电机的电流 一个指令周期可以进行 6 个操作之多, 具有强大的信号运算处理能力 适合先进功率变换和电机控制应用的 MCU 编程模型和优化指令集 高效, 紧凑的 DSP 和控制代码 内部模块互连总线 (XBAR) PGA 动态提高 ADC 的输入范围 内置 12 位 DAC 不仅可以为片上比较器提供参考, 而且还可以自动产生方波 三角波和锯齿波输出到外部引脚 片内多达 64KB 可加密和保护的 flash 存储器, 合适大小的页尺寸和快速的擦写速度可以用来模拟 EEPROM 使用 允许在 eflexpwm,adc,quadtimer,dac,hscmp 和外部引脚等内部模块间实现在线的可编程互连 无需使用外部运算放大器, 降低系统 BOM 成本 减少外部器件数量 简化系统的复杂度和成本 13
应用市场 先进的功率变换 AC/DC,DC/AC,DC/DC 和 AC/AC 功率转换 板上开关电源 (BMP) 电池管理 太阳能逆变器 先进的电机控制 ACIM,BLDC,PMSM,SR 和 Stepper 磁场定向控制 (FOC) 工业控制 大型家电 14
支持 DSC 的 CodeWarrior 集成开发环境 Processor Expert 支持 MC56F82xx: 启动工具 TWR-56F8257 演示板 这个演示板既可以作为独立的开发板使用, 也可以作为飞思卡尔塔式系统的组件使用 大量代码例程 FreeMASTER FreeMASTER 是一个片外驱动应用程序, 用于目标板与 PC 间的通讯 应用笔记 AC/DC 数字开关电源 EEPROM 模拟 http://www.freescale.com/mc56f82xx http://www.freescale.com.cn/products/16bitmcu/56f824x_825x.asp 15
开关电源参考设计 85-265V 45-65Hz AC/DC DC-Bus 400V 隔离边界 DC/DC 2xPWM DC/DC 12V 5V 2xADC 3xADC 2xPWM Isolation 2xPWM 2xADC 2xPWM MC56F8013 HV daughter card 3,3V 12V SCI Isolation DC-Bus Auxiliary Power Supply SCI1 12V 3,3V MC56F82xx HV daughter card SCI2 I2C CAN SCI/USB PM Bus CAN Bus Host PC MC56F8247 控制 LLC 谐振半桥变换器, 同步整流器和 buck 变换器 16
Questions? 17
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