在低成本求下使用32位微控制器LPC1100提升效率.docVIP

在低成本要求下使用32位微控制器LPC1100提升效率 工业应用被价格便宜的8位和16位微控制器限制的时代已经过去了。现在，有良好价格竞争力且专为工业应用量身订做的32位微控制器 已经出现，设计者可以在不用超出预算下提升他们的系统效率到达一个新的层级。 高容量的消费性应用不是唯一的设计重点，还必须在更低的价格要求下需要更高的效能。在工业界存在着相同的竞争压力，设计者总是被要求效率再提升但价格不能改变。工程师已经习惯地依赖那些不贵且以一般目的所设计的8位和16位微控制器来完成他们的工作。但现今的系统设计越来越复杂，这是不争的事实，尤其在马达控制领域，一个新的、更有效率的技术，例如无刷马达，要求更复杂的控制算法。 恩智浦半导体的LPC1100微控制器系列 特别为工业应用而优化，而且让设计者在出色的性价比下完成更精密的设计。基于ARM的高性能与低功耗32位Cortex-M0架构，LPC1100系列包含了一组特别的周边功能，是工业应用中的首选。图1提供了一个LPC1100架构上的概念。 图1 LPC1100模块图 卓越的运算效率 在Dhrystone基准测试下，LPC1100系列达到了每秒0.9DMIPS的运算能力。其它的基准测试，在更多的嵌入式系统的效率分析显示，LPC1100 系列可以达到每兆赫1.4 CoreMarks，和标准的8位与16位微控制器相比，这是一个极高的分数 (见 图2)。 图2 Coremark测试LPC1100结果 拥有优秀的效率，而其价格范围在历史上只有8位和16位处理器才能达到，对工业应用而言，这是一个了不起的优势。加上整合了NVIC (巢状向量中断控制器)，提供了一个只有16个周期的标准中断延时。在算术运算方面，有一个新的类似DSP的命令支持。例如，一个32位的乘法运算只需要一个时脉周期就可以完成。极短的中断延时加上决定性的中断行为让LPC1100成为最适合应用在即时系统的应用。 电源管理 低功耗模式，例如睡眠(核心时脉停止运作)及深度睡眠(锁相回路和系统时脉停止运作)增加了效率并且降低了功率消耗. 这个省电架构将进入与离开这些省电模式所需的时间最小化，所以不会影响全部的效能。 功率消耗在运算模式及睡眠模式在程序运行中可以被进一步的优化，只需要通过一个简单的呼叫恩智浦特有的省电命令。这些设定程序让优化的动作飞快地进行，而且在预设模式下，有一个模式专门用来优化处理能力，另外的效率模式可以平衡电流消耗及CPU效能，低电流模式可以把功率消耗最小化。 特别的周边装置 LPC1100系列还提供了一些接口功能，例如UART、I2C以及SPI串行传输接口，强化了系统的通信能力。LPC11U00系列新增了一个USB 2.0接口，而LPC11C00则包括了一个CAN接口。设计者可以根据需求选择一个最适合自己的工业应用。在软件的驱动程序方面，例如CAN、CANOpen或USB等都已经帮助使用者内建在只读内存中了。如此不仅可以降低设计者的开发风险，更为使用者争取了更多的存储空间(最高32KB 闪存)。 马达控制 无刷马达正渐渐普及并取代传统的有刷马达，并朝着更高的能效方向前进。在某些地区，法令的规定限制了原有技术的使用，这是明确的事实，例如家电(洗衣机、电冰箱、空调、等)，无刷直流马达可以带来更高的能源效率，更低的电磁干扰以及更可靠的运作。 LPC1100系列包含了特别的特性让它能够更容易应用在无刷直流马达中。有四个计数器(两个16位及两个32位)搭配高达12个匹配输出能力，全部可以被设定成PWM输出应用在无刷马达控制中。LPC1100的GPIO也可以被设定成外部中断输入，用来计算马达的转速、频率或者工作周期等。10位模数转换器(ADC)可以用来当做过电流保护，透过分流电阻读取马达电流。使用另外的ADC通道在零电位相位处量取电压值，在通信期间，不需要通过外部的感测器就可以检测马达旋转的方向。另外，使用两个计数器就可以完成精确的时序让 ADC量测的动作可以通过PWM输出匹配事件来触发。 LPCXpresso 马达控制套装工具 LPC1100软件和硬件的开发工具上的支持种类很多，恩智浦也提供了LPCXpresso，它是一个通用的开发平台，由恩智浦和合作伙伴嵌入式艺术家( Embedded Artists)合作开发。这不但是个便宜的开发工具，还结合了一个除错器、一块开发版还有一个以Eclipse为基准的软件开发工具。在工业应用上，LPCXpresso马达控制套件是一个理想的方式用来呈现一个马达控制方案或是简化马达控制的学习难度，它支持了无刷直流马达(BLDC)、无刷交流马达(BLAC)、步进马达以及双刷直流马达。 开发板上有两个H桥，所以可以控制四个相位且PWM占空比可以达百分之百。相电压