微控制器Stellaris LM3S2616的主要特性及应用解决方案

ti公司的stellaris lm3s2616是基于arm cortex -m3内核的32位mcu,具有32位risc性能,具有多种外设如uart,can等,工作频率为50mhz,设计用于工业应用包括遥控,电子pos机,测试和测量设备,网络设备和交换,工厂自动化,hvac和建筑物控制,游戏设备,运动控制,医疗仪器以及消防和安全。和指标,电路图,材料清单和pcb元件布局图。
stellaris®系列微控制器是他第一个基于arm®cortex®m3的控制器,可为对成本敏感的嵌入式微控制器应用程序提供高性能的32位计算。这些具有开创性的部件为客户提供32位性能,而成本却与传统的8位和16位设备相同,而且封装尺寸小。
stellaris系列提供高效的性能和广泛的集成,可将设备有利地放置在需要大量控制处理和连接功能的,注重成本的应用中。stellaris lm3s2000系列是为控制器局域网(can)应用而设计的,它通过短距离工业网络的黄金标准bosch can网络技术扩展了stellaris系列。stellaris lm3s2000系列还标志着can功能与革命性的cortex-m3内核的首次集成。
lm3s2616微控制器面向工业应用,包括远程监控,电子销售点机器,测试和测量设备,网络设备和交换机,工厂自动化,hvac和楼宇控制,游戏设备,运动控制,医疗仪器和消防设备和安全性。
对于需要极度节能的应用,lm3s2616微控制器具有电池供电的休眠模式,可在长时间不活动期间将lm3s2616高效断电,使其处于低功耗状态。借助上电/断电定序器,连续时间计数器(rtc),一对匹配寄存器,系统总线的apb接口以及专用的非易失性存储器,休眠模块将lm3s2616微控制器完美地放置在电池中应用程序。
此外,lm3s2616微控制器还具有arm广泛可用的开发工具,片上系统(soc)基础架构ip应用程序和庞大的用户社区的优势。
此外,该微控制器使用arm兼容thumb的thumb-2指令集来减少内存需求,从而降低成本。最后,lm3s2616微控制器与广泛的stellaris系列的所有成员都代码兼容。提供满足客户精确需求的灵活性。
德州仪器(ti)通过评估和开发板,白皮书和应用笔记,易于使用的外围驱动程序库以及强大的支持,销售和分销网络,提供了一个完整的解决方案,可快速推向市场。
lm3s2616主要特性:
lm3s2616微控制器包括以下产品功能:
■32位risc性能
–针对小尺寸嵌入式应用进行了优化的32位arm®cortex ™-m3 v7m体系结构–
系统计时器(systick),提供了简单的24位清除功能-具有灵活控制机制的写,递减,零归零计数器
–兼容thumb®的thumb-2指令集处理器内核,可实现高代码密度
–50 mhz操作–
硬件除法和单周期乘法
–集成的嵌套矢量中断控制器(nvic),提供确定性的中断处理
– 33个中断,具有八个优先级
–内存保护单元(mpu),为受保护的操作系统功能提供了特权模式
–未对齐的数据访问,使数据可以有效地打包到内存中
–原子位操作(位带),提供最大的内存利用率和简化的外围设备控制
■arm®cortex™-m3处理器内核–
紧凑型内核。
– thumb-2指令集,可在通常与8位和16位设备关联的存储器大小中提供arm内核所期望的高性能;对于微控制器类应用,通常在几千字节的内存范围内。
–通过哈佛体系结构快速执行应用程序,该体系结构具有用于指令和数据的独立总线。
–异常中断处理,通过在硬件中实现处理中断所需的寄存器操作来实现。
–确定性,快速的中断处理:使用尾链时始终为12个周期或仅6个周期–
外部不可屏蔽中断信号(nmi)可用于安全关键应用程序的nmi处理程序的立即执行。
–内存保护单元(mpu),可为复杂的应用程序提供特权操作模式。
–从arm7™处理器系列进行迁移,以实现更好的性能和电源效率。
–功能齐全的调试解决方案
•串行jtag调试端口(swj-dp)
•用于实现断点的flash补丁和断点(fpb)单元
•用于实现观察点,触发资源和系统分析的数据监视点和触发器(dwt)单元
•仪器跟踪宏单元(itm),用于支持printf样式调试
•用于桥接至跟踪端口分析器的跟踪端口接口单元(tpiu)
–针对单周期闪存使用进行了优化–
具有时钟门控的三种睡眠模式,可实现低功耗
–单周期乘法指令和硬件分频
–原子操作
– arm thumb2混合16 -/ 32位指令集
– 1.25 d mips / mhz
■jtag
–兼容ieee 1149.1-1990的测试访问端口(tap)控制器
–用于存储jtag指令的
四位指令寄存器(ir)链–ieee标准指令:bypass,idcode ,sample / preload,extest和intest
–arm附加说明:apacc,dpacc和abort
–集成的arm串行线调试(swd)
■休眠
– 使用分立的外部稳压器进行系统电源控制–用于从外部信号唤醒的专用引脚
–电池低电量检测,信号发送和中断生成–
32位实时时钟(rtc)–
两个用于定时唤醒的32位rtc匹配寄存器
-up和中断产生–来自32.768 khz外部振荡器或4.194304 mhz晶振
的时钟源
–用于对时钟速率进行微调的rtc预分频器调整– 64个非易失性存储器的32位字–
用于rtc匹配的可编程中断,外部唤醒和电池电量不足事件
■内部存储器–
128 kb单周期闪存
•以2 kb块为基础的
用户管理的闪存块保护•用户管理的闪存数据编程
•用户定义和管理的闪存保护模块
–16 kb单周期sram
–预编程rom
•stellaris系列外围设备驱动程序库(driverlib)
•stellaris引导加载程序
■dma控制器
– armprimecell®32通道可配置μdma控制器
–支持适用于多种传输模式
•基本,适用于简单的传输场景
•乒乓,用于与外设之间的连续数据流
•分散收集,来自从单个请求发起的任意传输的可编程列表
–支持的外设的专用通道
–一个通道每个用于双向外围设备的接收和发送路径
–专用通道,用于软件启动的传输
–独立配置和运行的通道–
每个通道可配置的总线仲裁方案
–两种优先级–
优化设计以提高μdma控制器和处理器内核之间的总线访问性能
•μdma控制器访问服从内核访问
•ram条带化
•外围总线分段
– 8、16和32位的数据大小–
源和目标地址的增量大小为字节,半字,字或无增量–可
屏蔽设备请求–
可选软件启动的任何通道请求
–传输完成时中断,带有每个通道独立的中断
■gpio
–1-33 gpio,取决于配置
–输入配置中具有5v容忍能力
–端口访问的两种方式:要么具有更好的背对背访问性能的高级高性能总线(ahb),要么具有与现有设备向后兼容的旧式高级外围总线(apb)代码
–快速切换功能,能够在ahb上的每个时钟周期改变一次,在apb上的端口在每两个时钟周期改变一次–
gpio中断的可编程控制
•中断生成屏蔽
•上升沿,下降沿或二者兼有的边沿触发
•电平敏感高或低值
–通过地址线的读写操作中的位屏蔽
–可以启动adc采样序列
–配置为数字输入的引脚施密特触发。
– gpio焊盘配置的可编程控制
•上拉或下拉电阻弱
•用于数字通信的2ma,4ma和8ma焊盘驱动;最多可为18ma焊盘驱动器配置四个焊盘,以用于大电流应用
•8ma驱动器的摆率控制
•漏极开路使能
•数字输入使能
■通用定时器
–四个通用定时器模块( gptm),每个都提供两个16位定时器。每个gptm可以配置为独立运行:
•作为单个32位定时器
•触发模数转换–
32位定时器模式
•可编程单次定时器
•可编程周期性定时器
•当控制器在调试过程中声明cpu暂停标志时,使能用户使能的失速
•adc事件触发
–16位定时器模式
•具有8位预分频器的通用定时器功能(仅适用于单触发和周期性模式)
•可编程的-触发定时器
•可编程周期定时器
•当控制器在调试期间声明cpu暂停标志用户启用失速
•adc事件触发器
■兼容arm firm的看门狗定时器
- 32位向下计数器与一个可编程的装载寄存器
-独立看门狗时钟与使能
-带有中断屏蔽的可编程中断生成逻辑
–来自失控软件的锁定寄存器保护
–带启用/禁用的复位生成逻辑
–当控制器在调试期间将cpu暂停标志置为有效时,由用户启用的停转
■adc –
六个模拟输入通道
–单端和差分输入配置
–片上内部温度传感器–
采样速率为一百万个样本/秒–
灵活,可配置的模数转换
–四个可编程的样本转换序列,长度从1到8个条目,并具有相应的转换结果fifo –
灵活的触发控制
•控制器(软件)
•计时器
•模拟比较器
•pwm
•gpio –
硬件平均最多64个采样以提高精度–
转换器使用内部3v基准电压源
–模拟电路的电源和地与数字电源和地是分开的
■uart
–具有irda支持的
完全可编程的16c550型uart –分离的16x8发送(tx)和接收(rx)fifo,以减少cpu中断服务的负载–
可编程的波特率速率发生器,最高速度可达3.125 mbps –
可编程fifo长度,包括1字节深度操作,提供常规的双缓冲接口–
fifo触发级别为1 / 8、1 / 4、1 / 2、3 / 4和7 / 8个
用于启动,停止和奇偶校验的标准异步通信位
–断线生成和检测
–完全可编程的串行接口特性
•5、6、7或8个数据位
•偶校验,奇校验,摇动或无奇偶校验位生成/检测
•1或2个停止位生成
– irda串行ir(sir)编码器/解码器提供
•可编程使用irda串行红外(sir)或uart输入/输出
•支持irda sir编码器/解码器功能,数据速率最高为半双工115.2 kbps
•支持正常的3/16和低功耗(1.41-2.23μs)位持续时间
•可编程内部时钟发生器,可将参考时钟除以1至对于低功率模式位持续时间,为256
–专用的直接内存访问(dma)发送和接收通道
■i2c –
i2c总线上的设备可以指定为主设备或从设备
•同时支持以主机或从设备发送和接收数据奴隶
•支持同时进行主站和从站操作
–四种i2c模式
•主站发送
•主站接收
•从站发送
•从站接收–两种
传输速度:标准(100 kbps)和快速(400 kbps)

主站和从站中断产生•主站在以下情况下产生中断发送或接收操作完成(或由于错误而中止)
•当主机发送或请求数据时,从机产生中断
–具有仲裁和时钟同步,多主机支持和7位寻址模式的主机
■控制器局域网( can)
– can协议版本2.0部分a / b
–比特率高达1 mbps
– 32个消息对象,带有单独的标识符掩码
–可屏蔽的中断
–针对时间触发的can(ttcan)应用禁用自动重传模式
–用于自检操作的可编程环回模式
–可编程fifo模式可存储多个消息对象
–通过canntx和cannrx信号无粘性地连接到外部can接口
■模拟比较器–
两个独立的集成模拟比较器–可
配置为输出以驱动输出引脚,产生中断或启动adc采样序列–将
外部引脚输入与外部引脚输入或内部可编程参考
电压进行比较–将测试电压与这些电压中的任何一个
•单个外部参考电压
•共享单个外部参考电压
•共享内部参考电压

pwm –三个pwm发生器模块,每个模块具有一个16位计数器,两个pwm比较器,一个pwm信号发生器,一个死区发生器和一个中断/ adc-触发选择器
–硬件中的一个故障输入以促进低延迟关机
–一个16位计数器
•在down或up / down模式下运行
•输出频率由16位负载值控制
•负载值更新可以同步
•产生输出零位和负载值时的信号–
两个pwm比较器
•比较器值更新可以同步
•在匹配时产生输出信号
–pwm发生器
•输出pwm信号是基于计数器和pwm比较器输出信号的结果而构造的
•产生两个独立的pwm信号
死区发生器
•产生两个具有可编程死区延迟的pwm信号,适用于驱动半h桥
•可以被旁路,使输入pwm信号保持不变。
灵活的输出控制模块,每个pwm信号的pwm输出使能
•每个pwm信号的pwm输出使能
•每个pwm信号的可选输出反相(极性控制)
•每个pwm信号的可选故障处理
•在pwm发生器模块的定时器同步
跨越pwm发生器定时器/比较器更新的•扩展pwm同步

•pwm生成器模块的中断状态摘要
–可以启动adc采样序列
■qei
–跟踪编码器位置的位置
积分器
–使用内置计时器进行速度捕获– qei输入的输入频率可能高达1/4处理器频率(例如,对于50 mhz系统,为12.5 mhz)
–产生中断:
•索引脉冲
•速度定时器到期
•方向改变
•正交误差检测
■电源
–片上低压降(ldo)稳压器,用户可在2.25 v至2.75 v范围内调节可编程输出
–休眠模块处理核心数字逻辑和模拟电路的上电/断电3.3 v排序和控制
–控制器上的低功耗选项:睡眠和深度睡眠模式
–外围设备的低功耗选项:软件控制各个设备的关机外设
– 3.3v电源掉电检测,并通过中断或复位进行报告
■灵活的复位源
–上电复位(por)–复位
引脚
置位–掉电(bor)检测器针对系统功耗下降发出警报
–软件复位–
看门狗定时器复位
–内部低压降(ldo)调节器输出未调节
■工业范围64引脚rohs兼容lqfp封装
1.2目标应用
■远程监控
■电子销售点(pos)机器
■测试和测量设备
■网络设备和交换机
■工厂自动化
■hvac和楼宇控制
■游戏设备
■运动控制
■医疗仪器
■消防和安全
■电力和能源
■运输
图1.stellaris lm3s2616 mcu方框图
rdk-bdc24 bldc马达驱动参考设计
rdk-bdc24是stellaris参考设计,可在高达40 a的连续电流下对12 v和24 v有刷直流电动机进行速度控制。功能包括高性能can和rs232网络以及丰富的控制选项和传感器接口,例如模拟和正交编码器接口。
高频pwm使直流电动机在较宽的速度范围内平稳,安静地运行。
mdl-bdc24使用高度优化的软件和功能强大的32位stellaris lm3s2616微控制器来实现开环速度控制以及速度,位置或电动机电流的闭环控制。
参考设计套件(rdk-bdc24)包含一个mdl-bdc24电机控制模块,以及用于评估rs232通信的其他硬件和软件。在评估了rdk-bdc24之后,用户可以选择自定义硬件和软件设计的一部分,或者直接使用mdl-bdc24。
rdk-bdc24 bldc马达控制板的主要特性:

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