互 补 波 形 发 生 器 (CWG) 可 配 置 逻 辑 单 元 (CLC) 和 数 控 振 荡 器 (NCO) 外 设 技 巧 与 诀 窍 简 介 Microchip 致 力 于 不 断 向 客 户 提 供 体 积 更 小 速 度 更 快 使 用 更 简 便 与 运 行 更 可 靠 的 创 新 产 品 我 们 的 闪 存 PIC MCU 已 广 泛 应 用 于 日 常 生 活 中 从 烟 雾 探 测 器 到 工 业 汽 车 和 医 疗 等 领 域 的 各 种 产 品 上 PIC16(L)F150X 和 PIC10(L)F32X 系 列 器 件 还 具 有 片 上 可 配 置 逻 辑 单 元, 这 些 器 件 不 但 具 有 PIC MCU 架 构 的 全 部 优 势 和 闪 存 程 序 存 储 器 的 灵 活 性, 而 且 兼 具 可 配 置 数 字 逻 辑 单 元 的 功 能 这 些 特 性 使 器 件 共 同 构 成 低 成 本 构 件, 既 能 节 省 资 源, 又 能 减 少 对 外 部 元 件 的 需 要 闪 存 的 灵 活 性 优 势 搭 配 我 们 优 异 的 开 发 工 具 套 件, 包 括 低 功 耗 的 在 线 调 试 器 和 在 线 串 行 编 程 (In-Circuit Serial Programming,ICSP ) 以 及 CLC 配 置 工 具 GUI, 使 得 这 些 器 件 成 为 几 乎 所 有 嵌 入 式 控 制 应 用 的 理 想 之 选 下 文 介 绍 的 技 巧 与 诀 窍 可 应 用 到 各 类 应 用 中 去, 帮 助 您 充 分 发 挥 带 片 上 可 配 置 逻 辑 单 元 的 PIC MCU 的 数 字 逻 辑 功 能 技 巧 1: 扩 展 CWG 的 自 动 关 断 条 件 / 输 入 您 是 否 曾 遇 到 PWM 应 用 需 要 更 多 的 自 动 关 断 条 件 ( 除 软 件 驱 动 外 ), 但 由 于 受 资 源 限 制 而 无 法 实 现? 现 在, 您 可 使 用 此 处 提 出 的 解 决 办 法 互 补 波 形 发 生 器 (Complementary Waveform Generator,CWG) 有 两 个 自 动 关 断 条 件 输 入 : 一 个 是 用 于 输 入 外 部 条 件 的 CWG1FLT 引 脚, 另 一 个 是 可 配 置 逻 辑 单 元 (Configurable Logic Cell, CLC) 的 输 出 LCxOUT -> LC2OUT 利 用 CLC 可 实 现 您 的 目 标 选 择 此 CLC 输 出 作 为 自 动 关 断 源 时, 也 就 意 味 着 CLC 的 所 有 输 入 均 可 用 作 CWG 的 自 动 关 断 条 件 ( 见 图 1) 图 1: 扩 展 CWG 的 自 动 关 断 源 时 钟 源 CWG1A CLC2IN0 CLC2IN1 C1OUT C2OUT FOSC TMR0IF TMR1IF TMR2=PR2 LFINTOSC ADFRC PWM1OUT PWM2OUT 输 入 源 关 断 源 CWGFLT 引 脚 C1OUT C2OUT LC2OUT CWG (PIC16(L)F1509) CWG1B DS41632B_CN 第 1 页
技 巧 2: 使 用 CWG 驱 动 半 桥 或 全 桥 驱 动 电 路 半 桥 或 全 桥 电 机 驱 动 电 路 并 非 只 有 多 引 脚 单 片 机 才 能 驱 动 使 用 PWM 搭 配 CWG 模 块 同 样 可 以 实 现 PWM 模 块 需 设 置 为 向 CWG 输 入 上 输 出 所 需 的 驱 动 信 号 CWG 再 配 置 为 输 出 该 驱 动 信 号, 以 及 与 其 有 一 定 死 区 延 时 的 互 补 信 号, 以 提 供 用 于 驱 动 电 机 驱 动 电 路 的 非 重 叠 输 出 信 号, 并 以 此 避 免 产 生 直 通 电 流 图 2 中 给 出 了 CWG 驱 动 全 桥 驱 动 电 路 的 连 接 图 图 2: CWG 驱 动 全 桥 驱 动 电 路 V+ CWGxA 负 载 CWGxB DS41632B_CN 第 2 页
技 巧 3: 使 用 正 交 解 码 器 检 测 直 流 电 机 的 转 速 和 位 置 旋 转 编 码 器 通 常 用 来 提 供 电 机 位 置 和 / 或 转 速 的 直 接 物 理 反 馈 旋 转 编 码 器 通 过 自 身 的 一 个 旋 转 元 件 与 电 机 相 连, 并 通 过 一 个 固 定 的 元 件 测 出 电 机 的 物 理 特 性 通 过 测 量 结 果 可 得 到 电 机 的 转 速, 有 时 还 可 得 到 电 机 的 位 置 旋 转 编 码 器 的 制 造 通 常 采 用 多 种 技 术 最 常 见 的 编 码 器 类 型 为 光 学 旋 转 编 码 器 光 学 旋 转 编 码 器 常 应 用 在 有 一 个 滚 球 的 计 算 机 鼠 标 上 它 包 含 一 个 编 码 盘, 编 码 盘 将 连 接 到 电 机 编 码 盘 上 刻 入 了 许 多 等 间 隔 的 径 向 刻 线 编 码 盘 旋 转 时, 使 用 LED 和 光 电 检 测 器 对 刻 线 进 行 计 数 通 过 计 算 刻 线 的 旋 转 率 可 确 定 电 机 的 转 速 检 测 电 机 位 置 需 要 另 外 一 个 LED 和 光 电 检 测 器 第 二 对 传 感 器 在 安 装 后, 其 输 出 脉 冲 与 第 一 对 的 输 出 脉 冲 相 位 差 90 这 两 个 输 出 以 正 交 调 制 脉 冲 序 列 的 形 式 反 映 编 码 盘 的 旋 转 情 况 在 本 应 用 示 例 中, 采 用 由 外 部 电 位 器 控 制 的 PWM 模 块 生 成 信 号, 然 后 将 该 信 号 配 置 为 CWG 的 输 入 信 号, 从 而 驱 动 电 机 驱 动 电 路 电 机 转 动 时, 编 码 盘 随 之 旋 转, 从 而 LED 的 光 可 透 过 刻 缝 照 射 到 两 个 光 电 晶 体 管 (A 和 B) 上 当 光 照 射 到 光 电 晶 体 管 上 时, 便 可 从 单 片 机 的 输 入 引 脚 读 入 一 个 逻 辑 0 因 此, 当 单 片 机 读 取 到 光 电 晶 体 管 B 的 输 入 时, 通 过 计 算 输 入 脉 冲 信 号 相 邻 两 个 下 降 沿 的 时 间 间 隔 ( 通 过 Timer1 门 控 ) 即 可 得 出 电 机 的 转 速 由 于 光 电 晶 体 管 A 与 晶 体 管 B 之 间 存 在 90 相 差, 此 时 便 可 通 过 CLC 确 定 哪 一 个 光 电 晶 体 管 先 导 通, 进 而 确 定 电 机 的 转 动 方 向 请 参 见 图 3 图 3: 正 交 解 码 器 简 化 原 理 图 LCD PIC16F1508 MSSP V DD V DD CWG CWGxA CWGxB 驱 Driver 动 器 Circuit 电 路 M A B POT PWM CLC T1G DS41632B_CN 第 3 页
技 巧 4: 使 用 CLC 和 NCO 进 行 曼 彻 斯 特 解 码 如 果 可 使 用 EUSART 进 行 曼 彻 斯 特 编 码, 则 也 可 使 用 可 配 置 逻 辑 单 元 (CLC) 和 数 控 振 荡 器 (Numerically Controlled Oscillator,NCO) 来 进 行 曼 彻 斯 特 解 码 该 技 巧 提 出 了 一 种 对 曼 彻 斯 特 编 码 信 号 进 行 解 码 的 方 法, 即 使 用 4 个 CLC 和 1 个 NCO 分 离 SPI 数 据 信 号 与 SPI 时 钟 信 号 请 参 见 图 4 在 选 择 具 有 4 个 CLC 和 1 个 NCO 的 单 片 机 ( 如 PIC16F1509) 后, 将 CLC1 配 置 为 将 曼 彻 斯 特 编 码 数 据 信 号 输 入 至 D 单 稳 态 触 发 器, 该 单 稳 态 触 发 器 的 时 钟 信 号 由 分 离 出 的 时 钟 输 出 信 号 的 反 相 信 号 提 供 请 参 见 图 5 该 单 稳 态 触 发 器 的 反 相 输 出 信 号 为 解 码 的 输 出 数 据 然 后, 将 CLC2 配 置 为 使 CLC1 的 同 向 输 出 信 号 与 CLC1 输 入 端 的 编 码 数 据 信 号 进 行 异 或 请 参 见 图 6 此 异 或 输 出 可 产 生 导 出 输 出 数 据 的 上 升 沿 使 用 此 异 或 输 出 为 CLC3 提 供 时 钟 信 号 请 参 见 图 7 将 CLC3 设 置 为 使 用 逻 辑 高 电 平 输 入 以 及 将 CLC3 的 输 出 信 号 输 入 CLC4, 之 后 此 输 入 信 号 与 单 片 机 的 内 部 振 荡 器 频 率 (FOSC) 以 及 NCO 的 时 钟 输 出 信 号 进 行 一 系 列 先 与 后 或 的 运 算 请 参 见 图 8 然 后 将 CLC4 的 输 出 信 号 作 为 NCO 累 加 器 的 时 钟 信 号 这 使 得 NCO 的 输 出 发 送 时 钟 频 率 信 号 以 建 立 正 确 的 时 序 ( 数 据 信 号 的 起 始 与 结 束 ), 从 而 对 数 据 输 出 信 号 进 行 解 码 请 参 见 曼 彻 斯 特 解 码 信 号 图 ( 图 9) 图 4: 曼 彻 斯 特 解 码 器 简 化 框 图 CLC1 CLC2 CLC3 CLC4 数 据 输 出 数 据 输 入 D S Q1 D S Q2 编 码 复 位 R R FOSC NCO NCOCLK NCOOUT 时 钟 输 出 DS41632B_CN 第 4 页
图 5: CLC1 的 设 置 图 6: CLC2 的 设 置 DS41632B_CN 第 5 页
图 7: CLC3 的 设 置 图 8: CLC4 的 设 置 DS41632B_CN 第 6 页
图 9: 曼 彻 斯 特 解 码 器 信 号 图 1 1 1 1 0 0 数 据 输 入 Q1 数 据 输 入 ( 异 或 )Q1 时 钟 输 出 DS41632B_CN 第 7 页
资 源 [1] Configurable Logic Cell (CLC) Configuration Tool User s Guide(DS41597), 网 址 : www.microchip.com [2] 可 配 置 逻 辑 单 元 (CLC) 配 置 工 具 GUI 软 件, 网 址 : www.microchip.com [3] 您 要 使 用 的 具 体 器 件 的 器 件 数 据 手 册, 网 址 : www.microchip.com DS41632B_CN 第 8 页
请 注 意 以 下 有 关 Microchip 器 件 代 码 保 护 功 能 的 要 点 : Microchip 的 产 品 均 达 到 Microchip 数 据 手 册 中 所 述 的 技 术 指 标 Microchip 确 信 : 在 正 常 使 用 的 情 况 下, Microchip 系 列 产 品 是 当 今 市 场 上 同 类 产 品 中 最 安 全 的 产 品 之 一 目 前, 仍 存 在 着 恶 意 甚 至 是 非 法 破 坏 代 码 保 护 功 能 的 行 为 就 我 们 所 知, 所 有 这 些 行 为 都 不 是 以 Microchip 数 据 手 册 中 规 定 的 操 作 规 范 来 使 用 Microchip 产 品 的 这 样 做 的 人 极 可 能 侵 犯 了 知 识 产 权 Microchip 愿 与 那 些 注 重 代 码 完 整 性 的 客 户 合 作 Microchip 或 任 何 其 他 半 导 体 厂 商 均 无 法 保 证 其 代 码 的 安 全 性 代 码 保 护 并 不 意 味 着 我 们 保 证 产 品 是 牢 不 可 破 的 代 码 保 护 功 能 处 于 持 续 发 展 中 Microchip 承 诺 将 不 断 改 进 产 品 的 代 码 保 护 功 能 任 何 试 图 破 坏 Microchip 代 码 保 护 功 能 的 行 为 均 可 视 为 违 反 了 数 字 器 件 千 年 版 权 法 案 (Digital Millennium Copyright Act) 如 果 这 种 行 为 导 致 他 人 在 未 经 授 权 的 情 况 下, 能 访 问 您 的 软 件 或 其 他 受 版 权 保 护 的 成 果, 您 有 权 依 据 该 法 案 提 起 诉 讼, 从 而 制 止 这 种 行 为 提 供 本 文 档 的 中 文 版 本 仅 为 了 便 于 理 解 请 勿 忽 视 文 档 中 包 含 的 英 文 部 分, 因 为 其 中 提 供 了 有 关 Microchip 产 品 性 能 和 使 用 情 况 的 有 用 信 息 Microchip Technology Inc. 及 其 分 公 司 和 相 关 公 司 各 级 主 管 与 员 工 及 事 务 代 理 机 构 对 译 文 中 可 能 存 在 的 任 何 差 错 不 承 担 任 何 责 任 建 议 参 考 Microchip Technology Inc. 的 英 文 原 版 文 档 本 出 版 物 中 所 述 的 器 件 应 用 信 息 及 其 他 类 似 内 容 仅 为 您 提 供 便 利, 它 们 可 能 由 更 新 之 信 息 所 替 代 确 保 应 用 符 合 技 术 规 范, 是 您 自 身 应 负 的 责 任 Microchip 对 这 些 信 息 不 作 任 何 明 示 或 暗 示 书 面 或 口 头 法 定 或 其 他 形 式 的 声 明 或 担 保, 包 括 但 不 限 于 针 对 其 使 用 情 况 质 量 性 能 适 销 性 或 特 定 用 途 的 适 用 性 的 声 明 或 担 保 Microchip 对 因 这 些 信 息 及 使 用 这 些 信 息 而 引 起 的 后 果 不 承 担 任 何 责 任 如 果 将 Microchip 器 件 用 于 生 命 维 持 和 / 或 生 命 安 全 应 用, 一 切 风 险 由 买 方 自 负 买 方 同 意 在 由 此 引 发 任 何 一 切 伤 害 索 赔 诉 讼 或 费 用 时, 会 维 护 和 保 障 Microchip 免 于 承 担 法 律 责 任, 并 加 以 赔 偿 在 Microchip 知 识 产 权 保 护 下, 不 得 暗 中 或 以 其 他 方 式 转 让 任 何 许 可 证 QUALITY MANAGEMENT SYSTEM CERTIFIED BY DNV == ISO/TS 16949 == 商 标 Microchip 的 名 称 和 徽 标 组 合 Microchip 徽 标 dspic FlashFlex KEELOQ KEELOQ 徽 标 MPLAB PIC PICmicro PICSTART PIC 32 徽 标 rfpic SST SST 徽 标 SuperFlash 和 UNI/O 均 为 Microchip Technology Inc. 在 美 国 和 其 他 国 家 或 地 区 的 注 册 商 标 FilterLab Hampshire HI-TECH C Linear Active Thermistor MTP SEEVAL 和 The Embedded Control Solutions Company 均 为 Microchip Technology Inc. 在 美 国 的 注 册 商 标 Silicon Storage Technology 为 Microchip Technology Inc. 在 除 美 国 外 的 国 家 或 地 区 的 注 册 商 标 Analog-for-the-Digital Age Application Maestro BodyCom chipkit chipkit 徽 标 CodeGuard dspicdem dspicdem.net dspicworks dsspeak ECAN ECONOMONITOR FanSense HI-TIDE In-Circuit Serial Programming ICSP Mindi MiWi MPASM MPF MPLAB Certified 徽 标 MPLIB MPLINK mtouch Omniscient Code Generation PICC PICC-18 PICDEM PICDEM.net PICkit PICtail REAL ICE rflab Select Mode SQI Serial Quad I/O Total Endurance TSHARC UniWinDriver WiperLock ZENA 和 Z-Scale 均 为 Microchip Technology Inc. 在 美 国 和 其 他 国 家 或 地 区 的 商 标 SQTP 是 Microchip Technology Inc. 在 美 国 的 服 务 标 记 GestIC 和 ULPP 为 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 2013, Microchip Technology Inc. 版 权 所 有 ISBN:978-1-62077-044-3 Microchip 位 于 美 国 亚 利 桑 那 州 Chandler 和 Tempe 与 位 于 俄 勒 冈 州 Gresham 的 全 球 总 部 设 计 和 晶 圆 生 产 厂 及 位 于 美 国 加 利 福 尼 亚 州 和 印 度 的 设 计 中 心 均 通 过 了 ISO/TS-16949:2009 认 证 Microchip 的 PIC MCU 与 dspic DSC KEELOQ 跳 码 器 件 串 行 EEPROM 单 片 机 外 设 非 易 失 性 存 储 器 和 模 拟 产 品 严 格 遵 守 公 司 的 质 量 体 系 流 程 此 外, Microchip 在 开 发 系 统 的 设 计 和 生 产 方 面 的 质 量 体 系 也 已 通 过 了 ISO 9001:2000 认 证 DS41632B_CN 第 9 页
全 球 销 售 及 服 务 网 点 美 洲 亚 太 地 区 亚 太 地 区 欧 洲 公 司 总 部 Corporate Office 2355 West Chandler Blvd. Chandler, AZ 85224-6199 Tel: 1-480-792-7200 Fax: 1-480-792-7277 技 术 支 持 : http://www.microchip.com/ support 网 址 :www.microchip.com 亚 特 兰 大 Atlanta Duluth, GA Tel: 1-678-957-9614 Fax:1-678-957-1455 波 士 顿 Boston Westborough, MA Tel: 1-774-760-0087 Fax: 1-774-760-0088 芝 加 哥 Chicago Itasca, IL Tel: 1-630-285-0071 Fax: 1-630-285-0075 克 里 夫 兰 Cleveland Independence, OH Tel: 1-216-447-0464 Fax: 1-216-447-0643 达 拉 斯 Dallas Addison, TX Tel: 1-972-818-7423 Fax: 1-972-818-2924 底 特 律 Detroit Farmington Hills, MI Tel: 1-248-538-2250 Fax: 1-248-538-2260 印 第 安 纳 波 利 斯 Indianapolis Noblesville, IN Tel: 1-317-773-8323 Fax: 1-317-773-5453 洛 杉 矶 Los Angeles Mission Viejo, CA Tel: 1-949-462-9523 Fax: 1-949-462-9608 圣 克 拉 拉 Santa Clara Santa Clara, CA Tel: 1-408-961-6444 Fax: 1-408-961-6445 加 拿 大 多 伦 多 Toronto Mississauga, Ontario, Canada Tel: 1-905-673-0699 Fax: 1-905-673-6509 亚 太 总 部 Asia Pacific Office Suites 3707-14, 37th Floor Tower 6, The Gateway Harbour City, Kowloon Hong Kong Tel: 852-2401-1200 Fax: 852-2401-3431 中 国 - 北 京 Tel: 86-10-8569-7000 Fax: 86-10-8528-2104 中 国 - 成 都 Tel: 86-28-8665-5511 Fax: 86-28-8665-7889 中 国 - 重 庆 Tel: 86-23-8980-9588 Fax: 86-23-8980-9500 中 国 - 杭 州 Tel: 86-571-2819-3187 Fax: 86-571-2819-3189 中 国 - 香 港 特 别 行 政 区 Tel: 852-2943-5100 Fax: 852-2401-3431 中 国 - 南 京 Tel: 86-25-8473-2460 Fax: 86-25-8473-2470 中 国 - 青 岛 Tel: 86-532-8502-7355 Fax: 86-532-8502-7205 中 国 - 上 海 Tel: 86-21-5407-5533 Fax: 86-21-5407-5066 中 国 - 沈 阳 Tel: 86-24-2334-2829 Fax: 86-24-2334-2393 中 国 - 深 圳 Tel: 86-755-8864-2200 Fax: 86-755-8203-1760 中 国 - 武 汉 Tel: 86-27-5980-5300 Fax: 86-27-5980-5118 中 国 - 西 安 Tel: 86-29-8833-7252 Fax: 86-29-8833-7256 中 国 - 厦 门 Tel: 86-592-238-8138 Fax: 86-592-238-8130 中 国 - 珠 海 Tel: 86-756-321-0040 Fax: 86-756-321-0049 台 湾 地 区 - 高 雄 Tel: 886-7-213-7828 Fax: 886-7-330-9305 台 湾 地 区 - 台 北 Tel: 886-2-2508-8600 Fax: 886-2-2508-0102 台 湾 地 区 - 新 竹 Tel: 886-3-5778-366 Fax: 886-3-5770-955 澳 大 利 亚 Australia - Sydney Tel: 61-2-9868-6733 Fax: 61-2-9868-6755 印 度 India - Bangalore Tel: 91-80-3090-4444 Fax: 91-80-3090-4123 印 度 India - New Delhi Tel: 91-11-4160-8631 Fax: 91-11-4160-8632 印 度 India - Pune Tel: 91-20-2566-1512 Fax: 91-20-2566-1513 日 本 Japan - Osaka Tel: 81-6-6152-7160 Fax: 81-6-6152-9310 日 本 Japan - Tokyo Tel: 81-3-6880-3770 Fax: 81-3-6880-3771 韩 国 Korea - Daegu Tel: 82-53-744-4301 Fax: 82-53-744-4302 韩 国 Korea - Seoul Tel: 82-2-554-7200 Fax: 82-2-558-5932 或 82-2-558-5934 马 来 西 亚 Malaysia - Kuala Lumpur Tel: 60-3-6201-9857 Fax: 60-3-6201-9859 马 来 西 亚 Malaysia - Penang Tel: 60-4-227-8870 Fax: 60-4-227-4068 菲 律 宾 Philippines - Manila Tel: 63-2-634-9065 Fax: 63-2-634-9069 新 加 坡 Singapore Tel: 65-6334-8870 Fax: 65-6334-8850 泰 国 Thailand - Bangkok Tel: 66-2-694-1351 Fax: 66-2-694-1350 奥 地 利 Austria - Wels Tel: 43-7242-2244-39 Fax: 43-7242-2244-393 丹 麦 Denmark-Copenhagen Tel: 45-4450-2828 Fax: 45-4485-2829 法 国 France - Paris Tel: 33-1-69-53-63-20 Fax: 33-1-69-30-90-79 德 国 Germany - Munich Tel: 49-89-627-144-0 Fax: 49-89-627-144-44 意 大 利 Italy - Milan Tel: 39-0331-742611 Fax: 39-0331-466781 荷 兰 Netherlands - Drunen Tel: 31-416-690399 Fax: 31-416-690340 西 班 牙 Spain - Madrid Tel: 34-91-708-08-90 Fax: 34-91-708-08-91 英 国 UK - Wokingham Tel: 44-118-921-5869 Fax: 44-118-921-5820 11/29/12 DS41632B_CN 第 10 页