過去的十年里，洗衣機、冰箱和洗碗機等白色家電的設計已經朝著積極的新方向發展。盡管“How clean? How fast? How cold?”等性能指標仍然重要，但現在家電的設計目標還要加入包括能源效率、安全性，以及在高端模型中，還包括互聯網連通性。

歐盟、美國以及許多發達國家已經制定了能效標準，如按標準執行，例如洗衣機的年均能耗降低到約150千瓦時。每個子系統的優化在降低能耗方面都有作用，但MCU執行優化電機能源使用的復雜電機控制算法的任務至關重要。

無刷直流電機（BLDC）控制

對能效的積極目標正在推動電機從內置位置傳感器向無傳感器的無刷直流電機（BLDC）和永磁同步電機（PMSM）轉型。BLDC電機控制涉及一些設計復雜性。PMSM的控制更為復雜和需要計算，通常在高端家電和工業電機控制中使用。

使用交流電的BLDC電機將永磁體固定在轉子上，線圈則設置在定子上。磁體創造出轉子磁通；通電的定子線圈創造出電磁極。通過通電到定子相位（比如，對于3相電來說，則是一個120°的矩形波），就可以在定子上創造一個旋轉場。

轉子和旋轉場之間的空間關系必須被緊密控制才能產生扭矩。這種同步需要知道轉子的位置。轉子上的極數越多，同樣的電流下通常產生的扭矩越大，但如果磁體間隙縮小過多，這個優勢最終會消失。

MCU供應商提供大量的軟件開發支持，使MCU能夠在轉子靜止時以及高速旋轉時感知轉子位置。轉向使用BLDC控制的無傳感器電機還需要特定的硬件，要么是在電機控制卡上的設備，要么是集成到MCU自身中。這種硬件包括：快速的3相脈沖寬度調節（PWM）輸出定時器；專用的高速比較器用于過流檢測和轉子位置檢測；D/A轉換器；可編程增益放大器（PGA）和變量增益因素；以及快速運算放大器。

典型的雙通道高速比較器通常使用PGA輸出作為在一個通道的輸入信號，它可以進行BLDC逆變器電路的過流檢測。另外一個比較器通道允許用戶來選擇快速定位任何正負輸入的組合以實現轉子位置的檢測和管理電機的反電動勢信號。

PMSM控制

BLDC電機和PMSM電機都使用永磁體建立在轉子上和線圈建立在定子上。它們主要的不同在于由逆變器供應給電機的驅動信號：BLDC電機受到矩形（或者在某些情況下是梯形）波形的控制，PMSM電機則是受到匹配每個電機線圈的反電動勢波形的正弦波形的控制。

用來控制PMSM電機的磁場定向控制（FOC）技術需要比BLDC的矩形和梯形控制方案更大的計算能力。這意味著更高的MCU時鐘頻率，32位架構，多個ADC，更多的集成ROM用于軟件庫，以及設備上更多的引腳。

開發人員可以通過使用套件中包含的LCD和搖桿的演示來熟悉設計過程。可以調整或改變并用于控制PMSM電機的參數包括：

實時調整轉矩，通量，和速度的PID

反電動勢觀察器增益調整（用于無傳感器控制）

目標速度變動（速度控制）或目標轉矩和通量（轉矩控制）

總線電壓和功率級溫度監控

選擇變量以實現DAC功能實現的輸出

除了能源效率，標準和監管機構也發布了白色家電的質量和安全標準。例如，IEC/UL 60730為保護用戶免受傷害和保護設備免受損壞，設置了硬件和軟件方面的標準。具體來說，IEC/UL 60730詳細約定了測試和診斷方法，確保嵌入式控制硬件和應用于家電的軟件的運行是安全的。

白色家電需要滿足IEC 60730 Class B遵從性，它有兩個簡單的部分：阻止受控設備非安全運行的能力；以及，軟件包括在家電發生故障時防止危險的代碼。

MCU需要在啟動后和運行階段定期執行特定的軟件測試，來確保系統按照設計運行。這些包括CPU和RAM測試；ROM/flash測試；時鐘測試；以及外圍設備測試。圖3辨識了需要被識別和糾正以便遵從IEC/UL 60670的MCU硬件子系統或功能的故障類型。

ROM/Flash測試基于循環冗余校驗（CRC），它可以識別所有的單位錯誤和大部分的多位錯誤。用作校驗數的CRC值可以在軟件中計算，通過查找表或位移操作；查找表需要更多的代碼空間但節省了CPU周期。

雖然測試是在軟件中執行的，是使用軟件測試，但在許多情況下，如果有更多的外圍設備集成到MCU中，也仍要再次測試。其中最重要的外圍器件包括：

糾錯碼（ECC）Flash

死機定時器（DMT）

窗口看門狗定時器（WWDT）

備用系統振蕩器

WWDT至關重要，因為它保證了MCU的控制算法的正確執行。對于Class-B設備，WWDT需要滿足四個要求：它必須有一個單獨的基于時間的振蕩器；它不能通過軟件被禁用，它必須實現硬件復位；以及，必須有對初始化和/或硬件復位后獲取安全I/O狀態的預案。

歐盟以及其它諸如國家和地方政府機構發布的能源和安全目標使得白色家電的設計變得越來越復雜。達到這些目標必須要向使用BLDC和PMSM電機的無傳感器電機控制設計遷移。軟件開發工具和庫與MCU上的外圍集成物一樣重要。供應商們已經開發了多種解決方案，包括16位和32位的MCU。在一些情況下，DSP能力也被包含以便實現更快的算法執行。