1、输入捕获输出比较单元6（CCU6）英飞凌XC800系列单片机Page 2Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21写在前面本篇内容为英飞凌科技有限公司（Infineon Technologies CO., LTD.）的XC800系列单片机的基础篇之一。如无特别说明，所指的产品为XC800系列单片机中的首款型号：XC866。由于后续芯片会有更多的改进增加措施，如需要关注其它产品，需要再结合相应的产品数据手册（Data Sheet）和用户手册（User Manual）！由于版本更新等
2、原因，可能会出现各版本间的资料说法有略微差异，请以英飞凌网站公布的最新英文版本的产品数据手册（Data Sheet）和用户手册（User Manual）为准！Page 3Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）资源简介 CCU6单元中有两个独立的计数器：T12和T13，可被用来产生脉宽调制（PWM）信号，尤其适用于控制交流电机的应用场合。 CCU6支持用于块交换和多相电机的专用控制模式。除了适合电机控制以外，CCU6单元还可以单独用作输入捕捉和
3、输出比较的应用。Page 4Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）定时器T12特性 3路捕获/比较通道，每路可用作捕获或比较通道。支持产生三相PWM（6路输出，对应上桥臂或下桥臂开关）。 16位精度，最大计数频率外设时钟频率。单通道死区时间控制，避免功率级短路。同步刷新T12/T13寄存器。产生中间对齐和边缘对齐PWM。支持单次模式。支持多中断请求源。类磁滞控制模式。Page 5Copyright Infineon Technologies
4、2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）定时器T13特性单一比较通道，单输出。 16位精度，最大计数频率外设时钟频率。可与T12同步。周期匹配和比较匹配，产生中断。支持单次模式。Page 6Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）附加特性实现无刷直流驱动电机的块交换功能。利用霍尔序列进行位置检测。用于块交换的自动转速测量。综合错误处理。通过外部信号（）快速紧
5、急终止，无需CPU干预。用于多通道交流驱动的控制模式。输出有效电平可选，与功率级适配。CTRAPPage 7Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）结构方框图地址译码器时钟输入中断控制死区时间控制T13多通道控制trap 控制捕获/比较输入/输出选择端口控制T12通道0通道1通道2比较1111 3+322231compare启动通道3Page 8Copyright Infineon Technologies 2008. All rights r
6、eserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）用于电机控制的结构图ModeOffset Reg. CT1OFCompare Timer 16-bitPeriod Reg. CT1PPeriod Reg. CT1PCTRAPCC0 COUT0CC1 COUT1CC2 COUT2FCPUInputControlCC Channel 0 CC0Channel 0 CC0CC Channel 1 CC1Channel 1 CC1CC Channel 2 CC2Channel 2 CC2deadtimeControlCompare Timer10/16 bi
7、tFCPUInputControlPeriod Reg. Period Reg. Comp Reg. CMP2Comp Reg. CMP2Burst ModeBlockCommutationControlCOUT3CCPOS0CCPOS1CCPOS2Port Control Logic16位定时器T12，有捕获/比较两种模式。在比较模式下有边沿对齐和中心对齐两种方式。16位定时器T13，只能工作在比较模式。主要用于调制的场合。死区时间控制器，防止驱动电路短路。在无刷直流电机模式时作为霍尔输入滤波器。三个定时器T12捕获/比较寄存器。主/被动态电平控制定时器T13比较输出无刷直流电机块传送控制霍
8、尔输入端定时器T12时钟分频器（1128）定时器T13时钟分频器（1128）紧急停止输入端。定时器单次模式Page 9Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）T12功能介绍 16位定时器T12，带有映射寄存器 3通道寄存器并带有映射寄存器比较模式边沿/中心对齐方式映射传输时，映射寄存器中的内容传送到实际工作寄存器输出引脚的状态根据比较结果进行翻转占空比可由0100进行调节捕获模式定时器T12的捕获值可由通道寄存器读出可用于脉冲宽度的测量等领域P
9、age 10Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）T12结构框图= 1?= ?= ?= 0?T12PRCC6xRT12PSCC6xSRT12计数16 Bit预分频1: N比较值映射传输周期值映射传输比较匹配周期匹配0匹配（边沿对齐模式）1匹配（中心对齐模式）161616fper在捕获模式下，T12的值复制到CAPCOM的相应寄存器中。由MSEL6x的位域进行控制T12clkN=1,2,4,8,16,32,64,128,256；x=0,1,2P
10、age 11Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）T12映射传送所有需要实时更新的特殊功能寄存器都设有映射寄存器。软件的访问和正在执行功能的硬件隔离。所有情况下都可保证安全运行。可实现0100占空比的PWM输出。硬件事件或软件位控制映射传送。加入映射传送的好处：可保证三路通道的比较值可同时被更新软件写入映射寄存器工作寄存器至硬件硬件事件或软件位控制Page 12Copyright Infineon Technologies 2008. All
11、 rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）T12比较模式中心对齐方式：周期匹配T12 周期时间CC6x 比较值T12 周期值比较匹配0匹配Page 13Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）T12比较模式（续）边沿对齐方式：周期匹配T12 周期时间CC6x 比较值T12 周期值比较匹配0匹配Page 14Copyright Infineon Technologies 2008
12、. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）利用T12产生PWM波中心对齐方式：Page 15Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）利用T12产生PWM波（续）边沿对齐方式：Page 16Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（
13、CCU6）T13比较模式 T13只能工作在比较模式下，且计数器只能工作在增计数方式（和T12的边沿对齐方式相似），只有一路比较输出通道。其结构如下图所示。= ?= ?= 0?T13计数寄存器16 Bit预分频1: NT13 映射传输比较匹配周期匹配0匹配161616fperT13clkN=1,2,4,8,16,32,64,128,256Page 17Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）T12捕获模式捕获模式下，由位域MSEL6x选择工作方式
14、 MSEL6x01xxB时，工作在多输入捕获方式 MSEL6x101xB或11xxB时，工作在多输入捕获方式可选择引脚CC6x或CCPOSx的上升沿和/或下降沿作为捕获事件捕获事件发生后，将定时器T12的内容传送至寄存器CC6xR和/或CC6xSR中。CC60RCCPOS0CC60SRPage 18Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）死区时间产生死区时间功能的使用，避免了在互补输出时，避免上下管被同时导通，防止外加功率器件的损坏。每路通道都
15、可使用各自独立的8位死区时间计数器（DTM）来产生死区时间。每个通道的DTM值可以独立设置。 DTM位域的值决定了所选通道的死区时间的长短。Page 19Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）死区时间产生（续）死区时间产生示意图：Page 20Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）死区时间产
16、生（续）死区时间计数器内部结构图：通道28DTC2_o通道18DTC1_oDTE0与门通道08DTC0_o6位减计数器=0=1(仅通道0)DTC 0_1oT12clkDTMCC 6 xST各个位“值”的变化触发相应的死区时间计数器开始计数死区时间值（8位）死区时间计数器Page 21Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）多通道模式多通道模式允许仅使用一条指令，同时对6个输出通道的输出进行调制。控制寄存器MCMP中的位用来选择有效的输出通道。对
17、MCMP中值的更新可以选择和T12增计数时的0匹配以及T13的0匹配进行同步，由映射寄存器向MCMP进行传输。有效的硬件请求源有： T12或T13的周期匹配； T12减计数时的1匹配； T12增计数时的0匹配； T12的比较匹配；正确的霍尔事件；Page 22Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）多通道模式（续）多通道模式结构图：或门正确的霍尔事件如果检测到错误的霍尔状态，由IDLE控制停止调制输出。T13周期匹配T12周期匹配T12 0匹配
18、T12 1匹配SW 选择R与门MCMPMCMPS由SW申请对MCMP进行更新(STRMCM = 1)6无操作T12 0匹配T13 0匹配直接有效SW 同步硬件同步事件至调制选择6IDLE软件写入Page 23Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）霍尔序列采样在每个正确的霍尔事件发生时，新的霍尔状态及其相关的输出状态被装载。对霍尔状态（CCPOSx）的采样由定时器T12的输入时钟来控制。死区事件计数器DTC0（8位）可被用来作为硬件噪声滤波器。
19、硬件噪声滤波的实现：检测到霍尔输入信号的跳变沿后，通道0的死区时间计数器被重装载，此时不对霍尔状态进行采样，以避开可能的干扰信号。当死区时间计数器计数到1后，霍尔状态被锁存。 CCPOSx引脚上的状态被采样并和当前霍尔状态及下一个预期的霍尔状态进行比较，以判断其正确性。当CCPOSx引脚上的状态和当前状态相同时，不产生任何动作。Page 24Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）霍尔序列采样（续）当CCPOSx引脚上的状态和下一个预期的霍尔状
20、态相同时，CHE位被置位（1），并引起下列动作：进行映射传输；产生中断；复位定时器T12，以进行速度测量。当CCPOSx引脚上的状态和当前及预期的霍尔状态不相同，WHE被置位（1）；并引起下列动作：产生中断；进入IDLE状态，调制输出被禁止。Page 25Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）霍尔序列采样（续）硬件采样触发源有：输入CCPOSx（x02）的任意升降沿 T13比较匹配 T13周期匹配 T12周期匹配（递增计数） T12 的1匹配
21、（递减计数） T12通道0比较匹配（递增计数） T12通道0比较匹配（递减计数）Page 26Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）霍尔传感器模式由霍尔输入（CCPOSx）的变化来触发。通道0为捕获模式，通道1和2为比较模式。通道0为捕获通道，检测到有效的霍尔事件跳变沿时，T12的计数值被捕获到通道0，并将T12复位。该捕获值代表电机的实际转速。利用通道1的比较功能产生输入到输出切换之间的相位延迟。通道2工作在比较方式，当T12的计数值达到通
22、道2的比较值之前未被清零，表示电机的转速远低于期望转速（由异常的负载变化所致），产生超时触发中断。该工作方式使用了多通道模式，各输出引脚不受T12的调制，因此应禁止T12调制（T12MODENx 0）。Page 27Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）霍尔传感器模式（续）霍尔传感器模式工作波形图：01CC 621 110000011100011CCPOS 1CCPOS 2CC6xCOUT 6y超时相位延迟实际转速CC 61CC 60CCPO
23、S 0Ch 0捕获实际转速ch1比较用于相位延迟ch2比较用于超时检测捕获事件复位T12Page 28Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）霍尔控制逻辑霍尔控制逻辑图：预期的霍尔状态？DTC = 0当前霍尔状态？使能IDLE 模式中断允许？中断允许？正确的霍尔事件（CHE=1）复位T12输出状态被禁止检测到霍尔事件结束新状态传输至输出寄存器WHE=1结束结束结束YesYesYesYesYesNoNoNoNoNoNoYes中断死区时间计数器实现
24、的硬件噪声滤波器SW请求的映射传输InterruptPage 29Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）霍尔传感器和多通道模式的协同在无刷直流电机中，下一个多通道状态值由霍尔输入序列决定。霍尔序列（CURH）和调制序列（MCMP）之间关联性强。灵活定义霍尔序列和相应的调制序列之间的关联关系对电机控制很有好处。 CCU6单元通过存放实际霍尔序列（CURHS）、下次期望的霍尔序列（EXPHS）以及输出序列（MCMPS）的寄存器来实现。每次产生正确的霍尔事件时，新的霍尔序列和相应的输出序列（取自预定义的表）可由软件载入寄存器MCMPOUTS中。Page 30Copyright Infineon Technologies 2008. All rights reserved. E1 Training2009-1-21输入捕获输出比较单元6（CCU6）实战练习实战练习总共包含4个内容，目标芯片为XC866： 1.使用T13产生单路PWM，使用T12产生单路PWM 2.使用T12产生3路PWM 3.使用T12产生6路PWM 4.使用T12产生带死区的6路PWM
