PSoC微處理器在電動(dòng)車(chē)無(wú)刷電機控制器上的應用

　　電動(dòng)車(chē)作為一種新型的代步工具，已經(jīng)實(shí)實(shí)在在地被人民群眾所接受。尤其是在當前油價(jià)飛漲、摩托車(chē)牌照發(fā)放受限，汽車(chē)的夢(mèng)想可望而不可即的情況下，電動(dòng)車(chē)越來(lái)越受到老百姓的青睞。在中國這樣一個(gè)“自行車(chē)王國”，電動(dòng)車(chē)的市場(chǎng)空間是值得期待的。業(yè)內人士預測，未來(lái)幾年內，電動(dòng)車(chē)的容量幾乎相當于自行車(chē)的市場(chǎng)容量，全國4.5億輛自行車(chē)用戶(hù)中至少有3億的用戶(hù)將成為電動(dòng)車(chē)的用戶(hù)。隨著(zhù)電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)趨向成熟，無(wú)刷電機電動(dòng)車(chē)逐漸占據了80%以上的市場(chǎng)份額，無(wú)刷電機控制器也在不斷的技術(shù)進(jìn)步中被廣大用戶(hù)所喜愛(ài)，并且將會(huì )不斷地推陳出新，以豐富的功能來(lái)適應市場(chǎng)的變化。
　　
　　PSoC微處理器是美國賽普拉斯半導體公司推出的一種現場(chǎng)可編程片上系統。片內備有通用模擬和數字模塊，用戶(hù)可根據開(kāi)發(fā)需要，隨意調用模塊，實(shí)現混合信號陣列的動(dòng)態(tài)配置。文中以CY8C24423為例，介紹PSoC在電動(dòng)車(chē)無(wú)刷電機控制器上的應用，它將對電壓電流信號的放大、處理、模數轉換功能，以及PWM信號輸出功能全部集成到微處理器的內部完成，減少了芯片的外圍器件，提高了系統整體的集成性能和可靠性。
　　
　　可編程片上系統
　　
　　由美國賽普拉斯半導體公司倡導并推出的完全基于通用IP模塊，由可編程選擇來(lái)構成產(chǎn)品SoC的設想，并把單片機的發(fā)展從MCU推動(dòng)到SoC的新階段。這種可編程的SoC取名為可編程片上系統(PSoC)，由基本的CPU內核和預設外圍器件組成，就是在一個(gè)專(zhuān)有MCU內和周?chē)闪薖SoC模塊(可配置的模擬和數字外圍器件陣列)，利用芯片內部可編程互聯(lián)陣列，可以有效地配置芯片的模擬和數字電路資源，達到可編程片上系統的目的。
　　
　　與傳統的MCU相較，從根本意義上講PSoC系列是一種微控制器，而且是一種可編程片上系統微控制器，它的出現使設計者逐步擺脫了板級電子系統設計方法層次而進(jìn)入芯片級電子系統設計，減少了單片機的品種和規格，同時(shí)更有利于新品開(kāi)發(fā)和升級換代。與同種價(jià)位的普通單片機比較，其豐富的內部資源、新穎的設計界面、靈活的設計方式、簡(jiǎn)單的編程技巧都使其極具特點(diǎn)。PSoC完全不同于以往的傳統的微處理器。PSoC開(kāi)發(fā)者不需要自己構建ADC、DAC和其它外圍設備，可以通過(guò)PSoC的配置性進(jìn)行資源調配，而且PSoC為控制器成功的引入動(dòng)態(tài)可重新配置功能，真正實(shí)現在線(xiàn)可編程，由此可見(jiàn)，一個(gè)PSoC微控制器就能代替多種類(lèi)型的單片機。
　　
　　PSoC的內部框圖結構及資源
　　
　　賽普拉斯CY8C21×××~29×××系列的內部結構如圖1所示。其資源包括：

　　1. 處理器內核
　　
　　PSoC微處理器CY8C21×××~29×××系列器件使用強大的8位哈佛結構處理器內核(M8C CPU)，它具有獨立的程序存儲器和數據存儲器總線(xiàn)，處理器速度可達24MHz。擁有豐富的M8C架構指令，并可進(jìn)行I/O和內存上的操作。此外系統提供便捷的尋址方式。
　　
　　CPU內核具有完善的快速乘加能力，PSoC系列所有處理器中都有一個(gè)乘法器/加法器(MAC)。MAC系統中作為一個(gè)獨立的組件，并映射到特定的寄存器地址空間，由輸入寄存器和輸出寄存器，能執行帶符號的8×8乘法運算和32位的加法運算。只要把數據傳送到輸入寄存器在下一個(gè)指令周期，在輸出寄存器就能得到運算結果。寄存器加速內存數據交換，大大提高了處理數據的速度。
　　
　　2. 內存儲器
　　
　　PSoC系列器件擁有靈活的片內存儲器，包括4~16KB的快速程序存儲器(Flash Program Memory)以及256字節的片內SRAM數據存儲器，速內存可擦寫(xiě)100,000次，并可分塊實(shí)時(shí)修改，不同的型號芯片閃存的容量不同。此外，系統具有串行編程功能(ISSP)，即在程序頭(Programme Pod)或者用戶(hù)板上的閃存可通過(guò)串行的方式，把程序固化到內部程序閃存存儲器中。PSoC對片內存儲器提供多種保護加密方式。以保證用戶(hù)敏感信息的安全。這個(gè)功能允許用戶(hù)有選擇性的對內存模塊的讀寫(xiě)操作加鎖和寫(xiě)操作保護。這允許對部分代碼進(jìn)行升級，而不會(huì )泄漏重要數據。
　　
　　3. PSoC模塊
　　
　　在每一個(gè)PSoC芯片??有若干個(gè)PSoC數字模塊。PSoC片內的數字模塊減少了多種微控制器類(lèi)型和外設元件的需求。數字PSoC模塊可以配置成各種各樣的用戶(hù)模塊，比如時(shí)間定時(shí)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、脈寬調制(PWM)和死區脈寬調制(DB PWM)、循環(huán)冗余核對模塊、全雙工(UARTS)、串行主從通信(SPI)功能。PSoC軟件開(kāi)發(fā)包提供了PSoC模塊自動(dòng)配置，用戶(hù)只需簡(jiǎn)單地選擇需要功能塊，PSoC軟件開(kāi)發(fā)包就能產(chǎn)生正確的配制信息和器件數據手冊。
　　
　　在每一個(gè)PSoC芯片中還有若干個(gè)模擬PSoC模塊，芯片內的模擬PSoC模塊可以減少CPU復雜的系列編號以及對外設的需求。模擬PSoC模塊可以配置許多外設功能，譬如12個(gè)PSoC模塊可以提供11位△-∑模數轉換、8位逐次逼近式模數轉換、8位直接模數轉換、12增量式模數轉換、可編程增益放大器、采樣和保持功能、可編程濾波器、差分比較器和片內溫度傳感器等。PSoC系統包含三種類(lèi)型的模擬模塊：連續時(shí)鐘模塊(CT)，A類(lèi)和B類(lèi)開(kāi)關(guān)電容(SC)模塊。