雙核(DSP和MCU)-工業控制中的應用 SH99F100是一款雙核(DSP和MCU)芯片,適用于工業控制場合,如電機調速、變頻電源等。MCU可以用來處理開關量、輸入輸出以及通訊,而DSP只需專注于控制算法的運算。 DSP的架構由三個并行的計算單元(ALU,MAC,SHIFTER)、兩個獨立的地址發生器(DAG)和一個強大的程序序列發生器(PSQ)組成。計算單元提供了所有處理器能夠提供的計算功能,包括單周期乘/累加,位操作,移位操作等。雙數據地址發生器使得處理器能夠在一個周期內從兩個數據存儲區(Data Memory和Program Memory)同時取出兩個數據。程序序列發生器實現了所有指令的單周期操作,快速的中斷響應以及嵌套的非CPU干預的循環。16位的PWM模塊、正交編碼接口(QEI)與14位的流水線型ADC與運算放大器(OP)作為DSP核的內部外設,能夠方便地實現多種工業控制算法。 MCU核是一種高速高效率8051兼容核,在同樣的振蕩頻率下,較之傳統的8051芯片具有運行更快速,性能更優越的特性,其資源有內置256字節SRAM,外部3840字節SRAM,3個16位定時器和3個外部中斷,同時還集成了2個增強型UART,1個SPI接口。 雙核結構:16位增強型DSP+8位MCU DSP及其外設:
▲CPU - 最大100MIPS,16位寬度數據總線 - 單周期同步執行16位MAC和存取操作 - 32級桶形移位器 - 單周期執行“取雙操作數”和“取指令”
▲片上存儲器 - 64K X 8bits Flash作為DSP的非易失性存儲器 - 16K X 24bits SRAM作為DSP運行程序的Code Memory - 6K X 16bits SRAM作為DSP的Data Memory - 512 X 16bits SRAM作為通訊數據存儲器(位于DM區) - 2K X 16bits SRAM作為DSP的Program Memory(位于PM區)
▲脈沖寬度調制(PWM)模塊 - 6路(3對)16位PWM輸出 - 3種時基計數模式:單事件模式、邊沿對齊模式與中心對齊模式 - 每對PWM提供2種輸出模式:互補輸出和獨立輸出 - PWM輸出有效極性選擇
死區產生邏輯 - 自動更新周期、占空比、輸出極性以及ADC觸發時刻 - 5個保護輸入引腳 - 每個保護輸入引腳上的Debounce時間可設置為八檔(0ms - 16ms) - 后分頻系數
▲正交編碼器接口(QEI) - QEA,QEB,Index三路信號輸入 - 16位增/減雙向位置計數器 - 5種可屏蔽中斷:計數器重載/Index信號中斷;Index信號發生錯誤中斷;QEA/B輸入信號相位錯誤中斷;測速定時器溢出中斷;測速定時器捕捉中斷
▲2 X 8通道14位模數轉換器(ADC) - 10MSPS轉換速率 - 兩路同步并行采樣模式、兩路獨立順序采樣模式與單序列順序采樣模式
▲4個16位定時器DTimer0/1/2/3
▲3個外部中斷DXINT0/1/2
▲1個JTAG接口實現DSP的仿真調試
▲4個輸入捕捉功能引腳 - 使用DTimer2/3之一作為時基 - 2級FIFO緩沖器 - 捕捉事件可設置為上升沿、下降沿、上升/下降沿 - 輸入分頻/濾波設置
▲3路輸出比較引腳 - 使用DTimer3/2之一作為時基 - 單次比較模式、雙比較模式、邊沿對齊PWM輸出模式
▲2個運算放大器 MCU及其外設:
▲CPU - 基于8051指令流水線結構的8位單片機 - 最大工作頻率16MHz,CISC指令集
▲片上存儲器 - 64KBytes Flash - 4KBytes SRAM - 1K X 8bits Flash作為ISP程序存儲器
▲56個CMOS雙向I/O管腳(功能復用),內建輸入上拉電阻
▲SPI接口(主/從模式)
▲2個增強型UART
▲3個16位定時器Timer0/1/2
▲3個外部中斷INT0/1/2
▲8通道10位逐次逼近型模數轉換器(ADC)
▲3路12位脈沖寬度調制(PWM)輸出 1個JTAG接口實現MCU的仿真調試
▲工作電壓:VDD = 2.7 - 5.5V
▲停振檢測 - 外部晶振失效后切換至內部RC作為系統頻率并產生中斷
▲ISP功能
▲看門狗定時器(WDT)
▲低電壓復位LVR
▲封裝:LQFP100
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