XE166 微控制器提供80 MIPS及768 KB的闪存

本文作者:admin       点击: 2008-09-09 00:00
前言:

英飞凌全新的 XE166 系列“实时信号控制器”(real-time signal controller,RTSC)结合 MCU 外围控制的优点与 DSP 的计算能力,构成性能更强的核心, 除了优越的实时能力及高计算能力,还有容量更大的闪存,让嵌入式系统设计工程师使用起来更得心应手。 XE166 系列指令周期达 80MHz,可在一个频率周期内执行指示,并以 80MIPS 传输,相较于上一代 XC166 系列,性能增加2倍,比起 C166 系列更提升4倍之多。
最新发表的 XE167 及 XE164 系列以扩充的 C166S V2 核心为基础,建立5阶段的流水线 (pipeline)。 80MHz 的频率速度、12.5ns 的最低指示运行时间、中断延迟小于 100ns、最大 768KB 的内部闪存(3倍于 XC166 系列)、82KB 的内部 RAM,以及多项高性能的外围,这些以 C166 架构为基础所发展的新世代产品,是最理想的控制器,可因应再生能源、驱动系统、工业自动化、电源供应、医疗器材等极具挑战性的领域应用。

功能强大的外围

高性能的外围包括多达4个 PWM 单元 (CCU6E) 以及两个高达 24 通道的同步 AD 转换器、10 位分辨率,以及小于 1.2μs 的转换时间。高准确度的转换器紧密连接 PWM 单元 (CCU6E),可用来控制多达4部马达。 
每个 CCU6E 单元包括内含3个撷取/比较通道的 T12 定时器区块,以及内含单一撷取/比较通道的 T13 定时器区块。 T12 信道能够产生多达6个 PWM 信号并接受6个触发, 可以控制高达3个自动产生停滞时间的功率半桥 (power half-bridge)。 除了产生驱动 AC 马达或变频器所需的信号模式以外,RTSC 还能提供特殊的操作模式以控制 DC 无刷马达。 
对外通信方面,本系列控制器拥有强大的 MultiCAN 区块,具备高达5个独立的 CAN 节点,最多 128 个信息对象,使得 FIFO 或 CAN 网关能够轻易执行。 通用串行接口(universal serial interface,USIC)可用作 UART、SPI、LIN、IIC 或 IIS。 

XE166 系列的命令集与现有的 C16x 衍生产品向下兼容,但使用乘法累积(multiply and accumulate,MAC)单元强化扩大, 功能包括在短短的一个频率周期内完成 16x16 位乘法。 其他全新功能还有 3V~5.5V 的弹性电源供应,两种不同的电压区间,能提供 AD 转换器以及数字功能优化的电源供应,。 核心的调节电压直接在芯片上产生。 本系列控制器还有整合式 JTAG 接口,含内部除错系统(on-chip debug system,OCDS)及内部靴带式加载器, 这两种功能让除错更加有效率。 
整合的功能包括电压调节器、附额外快闪模块的 EEPROM 仿真、振荡器、看门狗 (watchdog)、低电压侦测 (brown-out detection),降低了外部零组件的需求,因而降低 BOM 系统的成本。 

有效率的设计工具

XE166 系列提供广泛的开发工具,包括评估板 (evaluation board)、除错器、编译程序及文件。 DaVE(数字应用虚拟工程师,Digital application Virtual Engineer)是一套初始化、配置及产生应用码的工具,XE166 也有提供。XE166 系列的所有编译程序均包含 OCDS 除错器,有些还额外提供实时核心 (kernel) 及仿真器。

此外, Altium 与英飞凌合作,提供免费1年授权 XE166 Tasking C 编译程序。 Altium Tasking C166 Compiler Toolset 版本专门开发给 XE166,强大的功能有: 整合的开发环境,易于存取 CrossView Pro 来源层级的除错器,简化了连接至任何 XE166 EasyKit 评估板的动作。 预安装的工作设计范例、一步步清楚解说的指示,以及额外的先进工具,例如自动产生的启动码,帮助开发人员迅速进入状况,加速设计程序。

完整的系列

XE164 目前提供 100 接脚的无铅 LQFP(75 根 I/O 接脚),XE167 则提供 144 接脚的 LQFP(118 根 I/O 接脚),间距皆为 0.5 mm, 二者皆以 3.3V~5V 的电源供应操作,温度范围从 -40℃~ +85℃。 
XE166 产品组合,包括 XE164/167 系列在内,目前共包含 28 项产品, 不同之处在于闪存容量(192KB、384KB、576KB 及 768KB)、RAM 容量(24KB、34KB、50KB 及 82KB)、操作频率(66MHz 或 80MHz)、外围功能的扩充性以及封装方式(无铅,100 或 144 接脚 LQFP)。 英飞凌将扩充低阶性能范围(XE162,64 接脚)及高阶(XE169,176 接脚)的产品供应,以建立完整的新一代 16 位微控制器。
英飞凌另外有 XC2000 系列微控制器,温度规格在 -40℃~+125℃,设计用于汽车产业的各项应用, 此系列产与 XE166 系列的基本规格类似,但结合了专门针对汽车电子解决方案的优化功能。

实时应用的理想选择

许多控制电动马达的应用,需要能够以高速处理大量的外部信号。 XE166 系列的低中断反应延迟及快速内容切换特性,特别适合此类应用, 无论是 CPU 核心、外围事件控制器(peripheral event controller,PEC)以及外围功能,都经过特别设计,能够有效处理中断。 
XE166 架构也包括特别的机构,以迅速反应传送至微控制器的内部及外部服务要求, 包含:
● 由 PEC 所签发的 DMA 传输
● 最多支持 87 个中断来源的系统,可选择外部的输入作为中断 
● 16 个中断优先等级,每个等级有8个优先群组
● 极短的中断反应时间 

PEC 容许数据在短短的单一频率周期内,在内存与外围之间传输数据,而无须介入中断服务例程, 方法是透过可传输个别字节或字符的8个服务信道,加上可选择自动更新来源及目标指针。 PEC 传输可由内部中断服务要求加以触发,达到最迅速的中断反应时间。  

速度、建置过程的简化,以及能源效率等各方面的优势,在多台马达应用中更能显现出效果。 功能强大的 CCU6E 单元拥有两个供信号产生的定时器,无论控制的马达类型或控制算法为何,都能让工程师创造出高效能的设计。