1、河南省瑞光印务股份有限公司提供河南省瑞光印务股份有限公司提供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
2、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。河南省瑞光印务股份有限公司提供河南省瑞光印务股份有限公司提供图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
3、，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
4、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，河南省瑞光印务股份有限公司提供河南省瑞光印务股份有限公司提供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、I 2C 以及 SPI 串行传输
5、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
6、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
7、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河南省瑞光印务股份有限公司提供河南省瑞光印务股份有限公司提供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，
8、所以可以控制四个相位且 PWM 占空比可以达百分之百。相电压和相电流量测可以在三个相位测量，而且虚接地电压和共低边电流也可以测量。在安全和保护方面，有过电流输入保护。就设计的灵活性而言，很多的通信接口包括 USB、以太网、CAN、RS-422/485以及一个 UART/USB 转接器可供选择。开发板上也提供了一个小型的图形使用者接口(96x64 像素 OLED)以及一个摇杆，提供一个简单且直觉的人性化的互动。套件包含了一块 LPCXpresso 马达控制板，一块 LPCXpresso LPC1114开发板搭配 LPC-Link JTAG，一个装有霍尔感应器的无刷直流马达以及一个24V/60瓦的
9、电源变压器。其它的应用LPC1102已经问世,它是一个 2x2毫米晶圆级封装(WL-CSP)。尽管外型尺寸小，但却具备了非常高的整合性，有着32kB 的内部 FLASH 存储器及8kB 的 SRAM。这样的小封装让LPC1102在微型遥控感测器应用中成为最理想的解决方案。因为它的高速计算能力可以用在处理输入数据，加之它的 RS-485兼容 UART 还可用在长距离的通信。LPC1100系列也可以用在实现一个多样性的转接器产品中，例如: 微控制器可以通过 USB或 CAN 接收显示资料，资料经处理后可以透过 SPI 通道输出显示。或者微控制器也可以被当成一个转接器放在 CAN 和 RS-485装
10、置间，甚至微控制器还可以取代实际的硬件转接器，透过芯片的灵活度实现芯片数最小化。在数据记录应用中，数据透过 SPI 接口可以存在 SD 卡内，再经 USB 传送到 PC 供分析。在这个例子中，微控制器 Cortex-M0高速的计算能力支援了资料压缩或加密或错误检测。由 LPC1100延伸出来的一个特殊产品 EM773，大大地加速了能源监视系统的开发进程。所有那些必要的计量算法都已经由微控制器执行，而且可以透过应用程序接口(API)来呼叫使用。恩智浦半导体也提供了和 EM773相关的参考设计，可以很容易量测出电源及消耗等数据并当成基准用于进一步的开发。向上相容河南省瑞光印务股份有限公司提供河南省
11、瑞光印务股份有限公司提供Cortex-M0使用 ARM v6指令集，属于 Thumb-2的子集合指令，而 Cortex-M3则使用Thumb-2指令集。这表示 软件写入 Cortex-M0是向上兼容于 Cortex-M 系列的。如此一来，对使用者来说更方便透过恩智浦全系列的家族开发他们的产品。而且对使用者来说，在使用 Cortex-M3芯片时，这也是个很重要的特性，例如恩智浦半导体的 LPC1700系列。Thumb-2指令集结合了16位 Thumb 指令集的优点加上强力的32 位 ARM 指令效能，而且不需要手动切换这个16位指令集和32位指令集。结论恩智浦 LPC100系列，让工业应用可以呈现更多元的特色且不会超出他们的研发预算。已优化的32位 ARM Cortex-M0核实现了卓越的运算能力和低功耗能力。芯片的内在特性特别是在工业领域的应用，支持进阶的通信协议，包含了 USB 2.0、CAN 等。在马达应用上，特别是无刷直流马达，因为微控制器整合了计数器、 ADC 加上可设定的 GPIO 让LPC100在无刷直流马达的控制应用上更容易、更有效率且更省电。
