PICl6C78系列混合信號(hào)嵌入式芯片的原理和應(yīng)用

1、picl6c78系列混合信號(hào)嵌入式芯片的原理和應(yīng)用在對(duì)系統(tǒng)的體積、耗電、集成度等指標(biāo)要求越來越高的今日，僅僅有帶ad變換的已經(jīng)越來越難以處理外圍的其他。據(jù)此，相繼有一些mcu創(chuàng)造商推出了混合了模擬電路的mcu，為設(shè)計(jì)者提供了新的挑選。()公司的l6c78x系列即為其中的一種8位mcu，該電路集成了通用運(yùn)算、8位變換器、8位變換器、可編程開關(guān)模式控制器(psmc)、和精密參考于20腳的芯片內(nèi)。同時(shí)具實(shí)用戶可編程的低電壓檢測、內(nèi)部、節(jié)電睡眠模式和在線編程的功能。 集成了上述模擬電路的混合式芯片具有廣泛的應(yīng)用，特殊適合需要作閉環(huán)控制的場合。例如在電源開關(guān)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，psmc可以作開關(guān)的切換控制

2、，dac作電壓指示，adc、運(yùn)放和比較器則用作系統(tǒng)監(jiān)測和穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性的控制。本文對(duì)picl6c78系列電路的內(nèi)部模擬電路資源和所用的命令等做一介紹，同時(shí)給出典型的應(yīng)用實(shí)例。1 picl6c78系列芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)picl6c78系列芯片有781和782兩種。兩者均有128b的用戶ram，最高可在20mhz振蕩頻率下工作，有16個(gè)io口，4mhz內(nèi)部振蕩器，1個(gè)16位定時(shí)器和1個(gè)8位定時(shí)器定時(shí)器。所不同的是16c781有1024x14位的otp程序存儲(chǔ)器，而16c782有2048x14位。圖1為781和782的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳定義，兩者均有pdip，soic和ssop等多種封裝形式，并有otp和

3、mtp編程芯片供挑選。11 microcontroller 一 微控制器他是一個(gè)8位的控制器。除了有通常pic系列單機(jī)全部的功能外，他還具有reset和監(jiān)視功能。reset又包括主復(fù)位和掉電復(fù)位。其中主復(fù)位又包括內(nèi)部和外部(ra5)復(fù)位；掉電復(fù)位有4個(gè)電壓設(shè)置點(diǎn)。監(jiān)視功能包括看門狗定時(shí)器和eprom代碼庇護(hù)。12 votage refference 一 參考電壓(vr)在25，5v條件下，他可以精確到3072v±07，內(nèi)部銜接到adc和dac。也可在引腳rb0輸出(具有5mv拉灌電流能力)。13 adc一 模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc具有8位辨別率，8個(gè)外部輸入通道(an7：0)，2個(gè)內(nèi)部輸入通

4、道(來自vr和數(shù)模輸出電壓vdac)，參考電壓可以來自片腳avdd，v，vr或vdac。轉(zhuǎn)換完成后自動(dòng)觸發(fā)中斷服務(wù)。本模塊即使在sleep模式下也可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。14 oscillator一 振蕩器可以用法標(biāo)準(zhǔn)的lp，xt，hs和rc振蕩器，其中內(nèi)部intrc振蕩器可以挑選4mhz或37khz兩種頻率中的一種。15 pamp一此模塊的漏電流輸入僅為50na，有3 mhz和30khz兩種增益帶寬乘積供挑選，偏置電壓校準(zhǔn)有兩種模式vos200v或挑選到dac調(diào)整輸出電壓。他還可以挑選為比較器模式。16 comparator一 比較器picl6c78x中集成了2個(gè)模擬比較器c1和c2，具有四通道輸人挑選

5、、低輸入偏置電壓和2個(gè)速度設(shè)置屬性。c1的參考源可挑選為vdac和vrefl(ra3)，c2可選為vdac和vref2(ra2)。比較器具有單極性和雙極性兩種可編程輸出極性，輸出到寄存器?？梢詫?duì)照較器單獨(dú)舉行中斷設(shè)置，其中c2輸出可同步到timerl時(shí)鐘。17 psmc一 可編程開關(guān)模式控制器psmc具有(脈沖寬度調(diào)制)和psm(脈沖間隔調(diào)制)兩種脈沖模式(可編程的開關(guān)頻率325250khz)供挑選。在pwm模式下，模擬反饋打算脈沖寬度。在psm模式下，可以提供模擬反饋門控脈沖；脈沖頻率是可編程的；輸出可以挑選單輸出或互補(bǔ)雙輸出，也可選斜率補(bǔ)償輸出。18 dac一 數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac具有8位辨別

6、率，其輸出可以通過編程在內(nèi)部銜接到比較器和adc。當(dāng)挑選外部輸出時(shí)vdac在rbl輸出(1ma輸出汲取能力)，他的參考源可以來自avdd，vrefl或vr，轉(zhuǎn)換時(shí)光為10s，轉(zhuǎn)換誤差(inldnl)小于12lsb。除了上述內(nèi)部資源，本系列芯片內(nèi)還包括標(biāo)準(zhǔn)的timer0，增加的timerl模塊，可編程低電壓檢測。標(biāo)準(zhǔn)的timer0可讀寫8位定時(shí)器計(jì)數(shù)器，可選8位預(yù)分頻(和wdt分享)，在ra4上的可選外部時(shí)鐘輸入，可以舉行定時(shí)器溢出中斷。增加的timerl模塊帶4位預(yù)分頻的16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器，可挑選同步和異步時(shí)鐘模式，外部時(shí)鐘輸入在ra6上的t1ckl，外部時(shí)鐘控制，在rb7上的t1g，當(dāng)cpu

7、在intrc模式下可選cpu lp振蕩器，可設(shè)定定時(shí)器溢出中斷?？删幊痰碗妷簷z測具有11個(gè)電壓等級(jí)(2545v)，可用法中斷或查詢方式得到電壓等級(jí)值。2 picl6c78x的應(yīng)用21 命令、和編程下載和其他pic的mcu一樣，該系列芯片采納精簡命令系統(tǒng)risc，共用法35條單字命令。除了程序分支需要兩個(gè)周期外，其余的命令均為單周期，每條命令的執(zhí)行時(shí)光最快可達(dá)200ns。該系列可以用mplab編程和仿真。mplab是便宜的pic系列單片機(jī)開發(fā)工具。開發(fā)環(huán)境可以用mplab(r)ide，仿真系統(tǒng)可以用mplab(r)icd2000，他的程序生成器可以用mplab(r)c18，在線調(diào)試器可以用mpl

8、ab(r)icd，可以用picstart(r)plus燒寫器來燒寫這種系列的芯片。這種芯片還有一種更便利的編譯軟件picdem(r)mscl圖形化用戶接口(gui)，可以對(duì)各周邊功能模塊舉行自動(dòng)設(shè)定，無需編寫程序代碼即可驗(yàn)證用戶電路，還可以生成匯編頭文件，有助于用戶代碼的開發(fā)。要提示用戶注重的是一些推出較早的pic仿真器和編程器并不支持本系列芯片。本系列芯片具有在線下載和離線下載功能。22 在dcdc中的應(yīng)用例dcdc的作用是將一個(gè)已有的直流電壓轉(zhuǎn)換成設(shè)備需要的其他直流電壓。16c782實(shí)現(xiàn)的dcdc2所示。psmc采納了pwm脈沖模式。當(dāng)被打開時(shí)，能量被儲(chǔ)存在l中。由電感的電氣特性可知，電流將線性升高直到場效應(yīng)管被關(guān)閉。因?yàn)殡姼兄械碾娏鞑荒芰⒖剔D(zhuǎn)變，當(dāng)場效應(yīng)管的狀態(tài)切換時(shí)，l中的電流繼續(xù)流過并在c儲(chǔ)能。這樣就會(huì)使得vout和vin具有一定的關(guān)系，此電路最大可達(dá)到vout=2vin。dac模塊提供了比較器的參考電壓源，數(shù)字信號(hào)來自微控制器，在參考電壓確定的狀況下，r1和r2組成的模擬反饋打算了比較器另一端的輸入電壓，該電壓又打算了psmc在pwm方式下的脈沖信號(hào)占空比；當(dāng)r1上的電壓和參考電壓相同時(shí)，比較器觸發(fā)可編程開關(guān)模式控制器，通過緩沖器控制場效應(yīng)管。微控制器中的定時(shí)器timerl可提供打算pwm周期的時(shí)鐘信號(hào)。囫圇電路形成