Flexis AC 系 列 8 位 及 32 位 兼 容 型 器 件 在 整 个 家 电 市 场 实 现 高 效 能 解 决 方 案 作 者 :Jim Bridgwater 飞 思 卡 尔 半 导 体 微 控 制 器 解 决 方 案 部 Fraser McHenry 摘 要 Flexis AC 系 列 扩 展 了 Controller Continuum 连 接 点, 是 Flexis 系 列 的 第 三 代 产 品, 提 供 8 位 和 32 位 微 控 制 器 之 间 的 真 正 可 兼 容 性 Flexis AC 系 列 具 有 一 套 通 信 接 口 片 上 模 拟 电 路 和 各 种 计 时 器, 让 设 计 师 能 够 利 用 软 件 和 硬 件 可 兼 容 性 在 8 位 和 32 位 解 决 方 案 之 间 轻 松 移 植 该 系 列 适 合 工 业 领 域 的 各 种 应 用, 本 文 将 探 讨 Flexis AC 系 列 为 家 电 设 计 带 来 的 超 常 益 处 简 介 30 多 年 来, 飞 思 卡 尔 在 微 控 制 器 技 术 方 面 一 直 领 先, 提 供 广 泛 的 控 制 器 系 列 产 品, 包 括 超 低 端 8 位 MCU(1k 字 节 闪 存 和 6 引 脚 封 装 ) 和 功 能 强 大 的 高 端 32 位 解 决 方 案 (1M 字 节 内 存 ) 这 一 丰 富 的 产 品 阵 容 是 参 与 激 烈 市 场 竞 争 的 必 要 条 件, 而 市 场 在 高 能 效 技 术 的 驱 动 下 正 在 以 前 所 未 有 的 速 度 不 断 演 进 目 前 全 球 普 遍 关 注 环 境 保 护 能 效 和 可 持 续 资 源 管 理, 嵌 入 式 系 统 的 设 计 师 们 正 在 受 到 传 统 市 场 推 拉 力 量 的 综 合 影 响 消 费 者 变 得 具 有 更 强 的 环 境 意 识, 因 此 为 更 具 能 效 的 产 品 创 造 了 市 场 拉 力 此 外, 通 过 推 出 新 的 立 法, 旨 在 节 约 资 源 和 降 低 能 耗, 政 府 正 在 创 造 市 场 推 力 家 电 市 场 就 是 这 样 的 一 个 范 例 十 几 年 来 飞 思 卡 尔 一 直 在 与 家 电 市 场 的 全 球 领 先 者 携 手 开 发 更 具 能 效, 也 对 环 境 更 加 友 好 的 产 品 目 前, 微 控 制 器 为 各 种 电 子 解 决 方 案 提 供 智 能 化 整 个 工 业 市 场, 能 效 的 改 善 正 在 对 性 能 和 功 能 性 提 出 更 高 要 求, 推 动 产 品 设 计 向 微 控 制 器 食 物 链 的 上 游 移 动 针 对 经 验 丰 富 的 8 位 用 户, 供 应 商 正 在 扩 展 高 端 8 位 系 列 产 品, 通 过 提 供 增 强 型 的 功 能 更 强 大 的 外 设 更 快 速 的 CPU 和 扩 展 内 存 选 项 一 些 在 传 统 上 本 会 被 视 为 8 位 MCU 应 用 的 产 品, 其 性 能 正 逐 渐 提 高, 并 且, 随 着 成 本 的 降 低, 其 门 槛 也 在 降 低, 这 促 进 了 32 位 微 控 制 器 的 发 展 这 种 实 例 中, 嵌 入 式 系 统 设 计 师 做 出 选 择 并 非 易 事 您 希 望 从 您 的 现 有 8 位 架 构 获 得 额 外 的 性 能 和 功 能 吗? 设 计 师 熟 悉 这 种 产 品, 过 去 一 直 在 开 发 但 还 不 能 完 全 满 足 应 用 的 需 求 您 希 望 移 植 到 32 位 架 构 吗? 这 种 架 构 经 济 高 效, 能 够 保 证 应 用 所 需 的 性 能 和 功 能, 但 它 是 一 种 全 新 的 更 加 复 杂 的 架 构 它 提 高 了 对 程 序 内 存 的 要 求 和 代 码 的 大 小
做 出 选 择 并 不 象 一 些 32 位 微 控 制 器 供 应 商 所 希 望 让 您 相 信 的 那 样 容 易, 特 别 是 移 植 到 全 新 的 32 位 架 构 大 步 前 进 的 设 计 师 通 常 面 临 全 新 的 指 令 集 不 同 的 设 计 方 法 论 没 有 后 向 兼 容 性 的 新 的 外 设 新 的 工 具 许 可 证 或 全 新 的 工 具 链 另 一 方 面, 继 续 留 在 8 位 世 界 更 舒 服, 但 对 8 位 架 构 能 否 满 足 应 用 需 求 还 存 在 一 些 怀 疑 家 电 的 能 耗 现 代 家 庭 中, 大 型 家 电, 如 洗 衣 机 洗 碗 机 和 冰 箱 都 可 以 从 高 级 发 动 机 控 制 技 术 的 节 能 特 点 获 益 消 费 者 不 仅 对 节 约 能 源 成 本 感 兴 趣, 而 且 也 对 减 少 发 电 设 施 对 环 境 的 影 响 感 兴 趣 由 于 冰 箱 始 终 打 开, 因 此 它 可 以 消 耗 高 达 50% 的 家 庭 能 源 预 算, 而 几 乎 所 有 的 能 源 都 被 用 于 运 行 压 缩 机 发 动 机 大 多 数 冰 箱 仍 然 使 用 恒 速 开 / 关 压 缩 机, 然 而, 变 速 压 缩 机 在 市 场 上 的 吸 引 力 正 在 增 大 通 过 精 确 的 温 度 控 制, 变 速 压 缩 机 实 现 更 高 效 的 冷 却, 从 而 降 低 了 总 体 能 源 使 用 此 外, 制 造 商 越 来 越 多 地 采 用 更 高 效 的 无 刷 发 动 机, 进 一 步 减 少 了 能 源 消 耗 量 在 洗 衣 机 中, 用 更 新 颖 的 三 相 交 流 或 永 磁 发 动 机 代 替 低 端 解 决 方 案 ( 例 如 通 用 三 端 双 向 可 控 硅 开 关 驱 动 发 动 机 ), 大 大 提 升 了 性 能 和 驱 动 效 率 先 进 的 控 制 技 术 实 现 了 更 短 的 洗 衣 周 期, 不 仅 节 约 了 电 能, 而 且 减 少 了 水 耗 飞 思 卡 尔 的 Flexis MCU 系 列 飞 思 卡 尔 是 家 用 电 器 系 统 解 决 方 案 的 全 球 领 先 者 从 非 常 简 单 的 低 端 系 统 一 直 到 多 种 技 术 的 复 杂 组 合, 我 们 的 控 制 器 系 列 克 服 了 所 有 挑 战 飞 思 卡 尔 Controller Continuum 提 供 围 绕 各 种 性 能 水 平 的 分 段 式 兼 容 性 设 计 师 可 以 选 择 通 过 超 低 端 RS08 系 列 MCU 更 为 先 进 的 8 位 S08 器 件 或 最 先 进 的 32 位 Coldfire 嵌 入 式 控 制 器 进 入 Controller Continuum-- 每 个 步 骤 的 系 列 成 员 都 与 Controller Continuum 共 享 封 装 外 设 或 引 脚 输 出 增 加 常 用 软 件 和 硬 件 工 具, 您 会 拥 有 真 正 的 分 段 式 兼 容 性, 甚 至 跨 越 8 位 到 32 位 之 间 的 界 限 当 针 对 性 能 价 格 和 功 能 的 优 化 改 变 了 您 对 8 位 或 32 位 控 制 器 的 要 求, 或 者 反 之, 在 同 一 个 主 板 上 切 换 控 制 器 和 重 编 译 代 码 也 一 样 容 易 在 Controller Continuum 中 心 的 8 位 和 32 位 之 间 的 连 接 点 就 是 我 们 的 Flexis 系 列 MCU 这 一 系 列 的 MCU 中,S08 和 Coldfire V1 双 核 微 控 制 器 共 享 同 一 套 外 设 和 开 发 工 具 包, 具 有 终 极 的 移 植 灵 活 性 只 需 点 击 几 下 鼠 标, 您 就 可 以 从 8 位 设 计 快 速 移 植 到 32 位 设 计, 非 常 适 合 开 发 跨 越 各 种 性 能 水 平 的 系 列 产 品 一 个 关 键 好 处 在 于 : 使 用 Flexis MCU, 设 计 师 能 够 全 面 评 估 典 型 的 8 位 选 项 和 更 高 性 能 的 32 位 选 项, 然 后 再 为 应 用 选 取 最 佳 部 件 8 位 部 件 在 成 本 和 代 码 效 率 方 面 具 有 最 大 优 势, 而 32 位 解 决 方 案 提 供 更 高 的 性 能 和 集 成 性 以 及 其 他 飞 思 卡 尔 32 位 微 控 制 器 的 持 续 移 植 路 径 此 外,Flexis 系 列 提 供 的 可 扩 展 性 和 轻
松 移 植 意 味 着 当 设 计 师 奉 命 开 发 具 有 一 系 列 有 着 不 同 成 本 功 能 和 性 能 水 平 的 终 端 应 用 的 时 候, 它 是 理 想 的 选 择 8 位 Flexis 系 列 基 于 飞 思 卡 尔 的 S08 内 核, 内 核 频 率 和 总 线 频 率 最 高 分 别 可 达 50MHz 和 25MHz 32 位 Flexis 系 列 基 于 ColdFire 版 本 1 (V1) 内 核, 内 核 频 率 和 总 线 频 率 最 高 也 分 别 可 达 50MHz 和 25MHz, 尽 管 在 设 计 商,32 位 V1ColdFire 内 核 能 够 实 现 S08 内 核 吞 吐 量 的 12 倍 除 了 器 件 的 引 脚 和 外 设 兼 容 性, 开 发 人 员 也 不 须 担 心 工 具 套 件 不 断 的 变 化 飞 思 卡 尔 的 CodeWarrior IDE 为 8 位 和 32 位 部 件 提 供 易 用 IDE CodeWarrior 提 供 单 一 集 成 工 具 套 件, 设 计 它 的 目 的 就 是 为 了 帮 助 您 走 上 利 用 飞 思 卡 尔 Controller Continuum 系 列 的 RS08 HC(S)08 以 及 V1 ColdFire 成 员 进 行 设 计 的 快 速 路 获 得 大 奖 的 CodeWarrior IDE 远 不 仅 限 于 基 本 代 码 生 成 和 调 试 它 提 供 内 置 特 性 和 便 利 工 具, 因 此 您 能 够 更 快 速 的 向 市 场 推 出 更 优 质 的 产 品 Flexis AC --- 理 想 的 家 电 控 制 器 解 决 方 案 Flexis AC 系 列 拥 有 片 上 外 设 的 智 能 组 合, 非 常 适 合 设 计 高 能 效 家 电 该 产 品 系 列 还 可 以 扩 展, 非 常 灵 活, 足 以 满 足 发 动 机 控 制 和 人 机 界 面 (HMI) 等 家 电 内 部 各 种 应 用 领 域 的 需 求 8 位 MC9S08AC 系 列 具 有 8--128K 字 节 的 闪 存 和 最 高 可 达 8K 字 节 的 RAM 提 供 32LQFP 44LQFP 48QFN 64 QFP 64LQFP 和 80LQFP 封 装 选 择 32 位 ColdFire MCF51AC 系 列 的 闪 存 范 围 为 128K 字 节 --256K 字 节, 具 有 最 高 可 达 32K 字 节 的 RAM, 提 供 64QFP 64LQFP 和 80LQFP 封 装 选 择 在 器 件 的 整 个 操 作 范 围, 集 成 闪 存 都 是 可 编 程 的, 这 让 用 户 在 几 乎 任 何 环 境 中 下 都 能 充 分 利 用 这 种 在 实 际 应 用 过 程 中 即 能 实 现 的 可 重 复 编 程 性 优 势 它 可 以 用 于 EEPROM 模 拟 根 据 技 术 规 范, 闪 存 在 -40~ +125 摄 氏 温 度 下 可 进 行 10000 次 写 入 / 擦 除 循 环, 在 25 摄 氏 度 的 常 温 下 可 进 行 100,000 次 写 入 / 擦 除 它 还 保 证 在 125 摄 氏 温 度 下 数 据 保 留 15 年, 在 25 摄 氏 度 的 常 温 下 数 据 保 留 100 年 Flexis AC 系 列 支 持 大 型 家 电 系 统 设 计 中 常 用 的 广 泛 的 通 信 协 议, 提 供 片 上 SPI IIC 和 两 个 SCI 模 块 SCI 模 块 的 设 计 支 持 LIN 中 断 检 测 和 同 步, 而 不 使 用 外 部 计 时 器 信 道, 从 而 简 化 LIN 系 统 的 开 发 此 外,ColdFire MCU 还 具 有 控 制 器 局 域 网 (CAN) 总 线, 支 持 网 络 连 接 为 提 高 系 统 完 整 性 安 全 性 和 可 靠 性,Flexis AC MCU 集 成 了 广 泛 的 硬 件 和 软 件 系 统 保 护 特 性 具 有 独 立 时 钟 的 看 门 狗 计 时 器 (COP 模 块 ) 提 供 安 全 机 制 来 监 控 软 件 流 程 中 断 处 理 和 执 行 以 及 CPU 时 钟 器 件 的 CRC 引 擎 提 供 快 速 机 制 来 测 试 闪 存, 检 查 串 行 通 信 协 议, 例 如 串 行 通 信 接 口 (SCI) 内 部 集 成 电 路 (I2C) 和 串 行 外 设 接 口 (SPI)
可 以 使 器 件 支 持 飞 思 卡 尔 系 统 完 整 性 软 件, 包 括 CPU 寄 存 器 程 序 计 数 器 硬 件 和 软 件 循 环 冗 余 校 验 (CRC) 引 擎 RAM March X 和 C 独 立 看 门 狗 超 时 的 定 期 测 试 程 序 这 些 软 件 程 序 已 经 过 VDE 研 究 所 的 测 试, 达 到 了 家 用 电 器 电 子 控 制 的 安 全 可 靠 操 作 的 Class B IEC 60730 法 规 要 求, 能 够 让 制 造 商 加 速 其 产 品 开 发 其 他 特 性, 如 主 动 电 源 打 开 重 置 低 压 检 测 和 低 压 警 报 等, 有 助 于 防 止 系 统 出 现 电 压 下 降 引 起 的 系 统 故 障 这 种 片 上 特 性 使 Flexis AC 系 列 成 为 同 类 产 品 中 功 能 最 强 大 的 MCU 使 用 Flexis AC 的 发 动 机 控 制 Flexis AC 器 件 拥 有 模 数 转 换 器 (ADC) 和 先 进 计 时 器 模 块 等 主 要 外 设, 能 够 满 足 家 电 所 需 的 从 基 本 到 高 级 发 动 机 控 制 的 各 种 性 能 要 求 8 位 和 32 位 Flexis AC 器 件 使 用 的 10 位 ADC 有 最 多 16 条 信 道 可 用, 仅 2.5uS 的 10 位 单 一 转 换 时 间 无 刷 直 流 发 动 机 在 家 电 中 非 常 普 遍, 因 为 它 非 常 可 靠, 利 用 转 子 磁 铁 产 生 转 子 磁 通 量 以 实 现 高 效 率 8 位 S08AC 器 件 采 用 三 个 独 立 的 16 位 计 时 器 / 脉 宽 调 制 器 模 块 (TPM), 每 个 具 有 最 多 6 条 信 道 这 使 之 非 常 适 合 控 制 三 相 无 刷 直 流 (BLDC) 发 动 机, 因 为 6 信 道 TPM 模 块 能 够 为 任 意 三 相 发 动 机 控 制 生 成 任 意 PWM 模 式 ADC 评 估 反 电 势 零 交 叉 检 测, 而 不 需 要 任 何 外 部 比 较 器, 并 感 应 无 刷 直 流 发 动 机 控 制 所 需 的 其 他 模 拟 量 ColdFire V1 AC 器 件 提 供 增 强 型 性 能 和 外 设, 处 理 比 S08AC 更 复 杂 的 发 动 机 控 制 算 法, 同 时 驱 动 基 于 飞 思 卡 尔 接 近 传 感 软 件 的 触 摸 屏 用 户 界 面 因 此 开 发 人 员 只 需 一 个 32 位 Flexis MCU 就 能 够 驱 动 整 个 家 电 应 用, 这 有 助 于 减 少 组 件 数 量 系 统 成 本 和 面 市 时 间 32 位 MCF51AC 器 件 在 飞 思 卡 尔 系 列 产 品 中 引 入 了 新 的 计 时 器 模 块 Flex 计 时 器 模 块 (FTM) 是 现 有 TPM 模 块 的 演 进, 是 为 简 化 高 级 发 动 机 的 控 制 而 设 计 的 从 发 动 机 控 制 角 度, 它 带 来 了 新 的 特 性, 如 补 充 信 号 生 成, 死 时 间 生 成, 掩 码 极 性 和 故 障 控 制, 这 些 特 性 通 常 可 以 在 发 动 机 控 制 的 专 用 PWM 模 块 找 到 Flex 计 时 器 简 化 了 PWM 信 号 的 计 算 ( 自 动 补 充 信 号 生 成 和 死 时 间 插 入 ), 大 大 提 高 了 PWM 生 成 和 整 个 应 用 ( 自 动 补 充 信 号 生 成 死 时 间 插 入 和 故 障 控 制 ) 的 安 全 这 种 器 件 能 够 同 步 模 数 控 制 器 (ADC) 和 Flex 计 时 器 模 块, 支 持 同 类 产 品 中 最 佳 的 发 动 机 控 制, 缩 短 洗 衣 周 期 时 间, 不 仅 提 高 了 能 效, 而 且 减 少 了 水 耗, 因 此 它 非 常 适 合 控 制 高 级 发 动 机, 如 ACIM / PMSM, 这 种 发 动 机 正 在 家 电 细 分 市 场 受 到 青 睐 支 持 家 电 设 计 飞 思 卡 尔 提 供 包 括 开 发 工 具 参 考 设 计 应 用 说 明 软 件 样 本 和 网 播 的 综 合 支 持 和 培 训 生 态 系 统 Flexis AC 器 件 为 片 上 背 景 调 试 模 块 (BDM) 系 统 和 内 部 电 路 仿 真 (ICE) 提 供 实 时 总 线 捕 捉 功 能, 提 供 单 一 电 线 调 试 和 仿 真 接 口, 不 再 需 要 昂
贵 的 仿 真 工 具 这 种 功 能 让 开 发 人 员 能 够 即 时 执 行 非 入 侵 调 试 和 仿 真 BDM 特 性 对 于 调 试 MCU 系 统 至 关 重 要, 却 不 会 干 预 软 件 执 行 为 了 帮 助 开 发 人 员 让 其 主 板 快 速 轻 松 的 运 行, 飞 思 卡 尔 为 Flexis AC 系 列 提 供 灵 活 的 经 济 高 效 的 DEMOACKIT 评 估 系 统 DEMOACKIT 包 含 8 位 和 32 位 Flexis AC 子 板, 包 括 一 个 内 置 USB BDM LED 一 个 串 行 端 口 一 个 加 速 传 感 器 和 I/O 管 座 飞 思 卡 尔 还 提 供 插 入 DEMOACKIT 的 DEMOACEX 扩 展 板, 能 够 让 开 发 人 员 利 用 其 他 性 能 和 集 成 特 性 ( 如 32 位 解 决 方 案 提 供 的 CAN) Flexis AC MCU 由 补 充 版 本 的 CodeWarrior Development Studio for Microcontrollers v6.1 提 供 支 持, 这 种 集 成 工 具 套 件 支 持 飞 思 卡 尔 8 位 或 32 位 MCU 的 软 件 开 发 借 助 CodeWarrior 工 具 套 件 中 获 得 大 奖 的 快 速 应 用 开 发 工 具 Processor Expert, 设 计 师 能 够 进 一 步 加 快 应 用 开 发 总 结 在 整 个 世 界 范 围, 提 高 家 电 市 场 和 其 他 众 多 产 业 细 分 市 场 能 源 效 率 的 动 力 方 兴 未 艾, 这 正 使 得 电 子 控 制 系 统 的 性 能 不 断 提 高, 因 而 也 对 那 些 需 要 认 真 考 虑 他 们 的 微 控 制 器 和 整 体 系 统 选 择, 来 满 足 这 些 需 求, 并 确 保 经 济 高 效 地 实 现 这 一 任 务 的 嵌 入 式 系 统 的 设 计 师 有 着 重 大 意 义 飞 思 卡 尔 开 发 出 了 Flexis 系 列 微 控 制 器 来 应 对 这 些 行 业 挑 战, 并 为 设 计 师 提 供 了 最 大 的 灵 活 性, 因 此, 他 们 很 容 易 从 传 统 的 8 位 解 决 方 案 移 植 到 更 高 性 能 的 32 位 解 决 方 案, 这 取 决 于 哪 种 产 品 在 嵌 入 式 系 统 的 设 计 中 提 供 最 佳 的 性 能 水 平 飞 思 卡 尔 半 导 体 微 控 制 器 解 决 方 案 部 Fraser McHenry