全球主流8位MCU芯片详细解剖No.2:英飞凌 XC866 - 全文

[导读] XC866是新型8位微控制器系列（XC800）的第一代系列产品，集成高性能8051核、片内FLASH及功能强大的外设集。此外，XC800系列产品内部集成的片 内振荡器和支持3.3V或5.0V单电源供电的嵌入式电压调节器（EVR）进一步增强了产品性能并有效地节省了系统成本。

关键词：XC8668位MCU英飞凌

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　　简介

　　XC866是 新型8位微控制器系列（XC800）的第一代系列产品，集成高性能8051核、片内FLASH及功能强大的外设集。此外，XC800系列产品内部集成的片 内振荡器和支持3.3V或5.0V单电源供电的嵌入式电压调节器（EVR）进一步增强了产品性能并有效地节省了系统成本。XC866除了提供片内 FLASH的产品外，同时推出同系列兼容ROM 产品，为大批量生产提供了进一步节省成本的空间。

　　单片机结构图

　　引脚图

　　多功能引脚举例

　　-P0.0 引脚12

　　TCK_0 JTAG 时钟输入

　　T12HR_1 CCU6 定时器12 硬件运行输入

　　CC61_1 捕获/比较通道1 输入/输出

　　CLKOUT 时钟输出

　　RXDO_1 UART 发送数据输出

　　-P0.1 引脚14

　　TDI_0 JTAG 串行数据输入

　　T13HR_1 CCU6 定时器13 硬件运行输入

　　RXD_1 UART 接收数据输入

　　COUT61_1 捕获/比较通道1 输出

　　EXF2_1 定时器2 外部标志输出

　　模块分析

　　存储器结构

　　-8K 启动（boot）ROM 地址：C00H-E000H

　　-256字节片内RAM，0～7FH使用直接寻址，80~FFH使用

　　(1)寄存器间接寻址

　　-128字节SFR 地址80~FFH，使用直接寻址

　　-512字节XRAM 地址F000~F200，使用MOVX访问。当使用R0，R1作地址寄存器时，其XRAM地址的高位地址由寄存器XADDRH 中的值定义。

　　-8K/16K 程序存储器，起始地址0000

　　-特殊的EO寄存器操作，允许切换DPTR以及对程序ROM

　　-写操作（指令：MOVC @（DPTR++），A）实现软件更新

　　(2)基本端口结构图

　　(3)端口相关寄存器

　　- PX_PUDSEL 上拉/下拉选择寄存器

　　-PX_PUDEN 上拉/下拉使能寄存器

　　-PX_OD 漏极开路控制寄存器

　　- PX_DIR 方向寄存器（P2口只能作为输入）

　　- PX_ALTSEL0 第二功能选择寄存器0

　　-PX_ALTSEL1 第二功能选择寄存器1

　　- PX_DATA 端口数据寄存器

　　其中PX的X为端口编号，寄存器都是8位，每位对应一个引脚

　　I2C总线和SPI总线

　　I2C总线和SPI总线同属于“位同步”的串行接口，但又有一些不同点：

　　nn I2C总线的数据信号需要：起始、停止和ACK信号，要求对方作应答

　　I2C总线电路链接

　　SPI总线：两条串行数据线，一条时钟线。数据线分输出和输入。对多个部芯片，还需要片选CS。

　　SPI总线结构

　　XC866的SSC

　　XC866具有高速同步串行通道SSC，可与SPI兼容，也可与8051串口方式0兼容；

　　-波特率可独立编程：它具有专用的，具有重装载功能的16位波特率发生器；

　　-数据宽规定为2～8位“字符”；

　　-可先发送LSB（与8051串口方式0兼容），也可先发送MSB（与SPI兼容）；

　　-可在时钟的上升沿或者下降沿对数据进行移位；

　　-可产生移位时钟或者接收移位时钟；

　　-名称有所不同：MOSI=MTSR， MISO=MRST ；

　　SSC组成框图

　　数模转换器（DA）

　　工作原理

　　DA转换器芯片

　　DA转换器主要组成部分是电阻网络和相应的模拟开关阵列。

　   模拟量输出通常为电流输出，图中的运算放大器把电流输出转换成电压输出，按厂家设计的反馈电阻连接，输出电压与参考电压之间满足如下关系：

　　Vout= - Vref X （data /（2n－1））

　　其中：n为数字量的位数，data为输入的数字量有的芯片自带数据锁存器、自己提供参考电压。芯片型号繁多，常见的有DAC0832等。

　　AD转换器

　　-逐次逼近

　　-8位或者10位精度，8路模拟通道

　　-4个独立的结果寄存器

　　-单次转换和自动扫描功能

　　-采样时钟可编程，时钟分频器可编程

　　-集成的采样保持电路

　　-数据压缩滤波

　　-灵活的中断产生方式，中断服务节点可配置

　　-可以关闭ADC模块，以便降低功耗

　　XC866的AD转换器框图

　　AD转换初始化解说

　　AD转换器初始化程序：

　　-SFR_PAGE（_ad0， noSST）; // switch to page 0

　　-ADC_GLOBCTR = 0x70; // f32，8位宽度

　　-ADC_PRAR = 0x94; // 设定仲裁方式和优先

　　- SFR_PAGE（_ad1， noSST）; // switch to page 1

　　-ADC_QMR0 = 0x00; // ADC模式，禁止外部触发

　　-ADC_CRMR1 = 0x01; // ADC模式，开启请求源

　　-SFR_PAGE（_ad0， noSST）; // switch to page 0

　　-ADC_GLOBCTR |= 0x80; // 开启模拟部分

　　- XC866的ADC使用SFR的7个页面，每个页面占用地址CAH~CFH和D2H，D3H。随页不同具有不同的内容，用D1H作为分页寄存器，确定使用那个页。GLOBCTR和PRAR在0页，QMR0和CRMR1在6页。

　　可编程序计数器阵列PCA和捕获比较单元CCU

　　增强的定时器/计数器模块，或者多个模块组合，称为PCA/CCU

　　- 定时器时钟可选择：另一个定时器溢出或者固定分频器输出

　　-可选择捕获/比较/重装/PWM输出等多种功能

　　- 多个捕获/比较/重装数据寄存器组成多路PWM输出

　　- 捕获/溢出/匹配均可产生中断

　　- 单独的重装载寄存器可以设定PWM的周期

　　XC866的捕获比较单元CCU6

　　捕获/比较单元6（CCU6）中有两个独立的定时器（T12，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 也支持一些用于块切换和多相电机的专用控制模式。

　　定时器T12 的3 路通道可工作在捕获和/或比较模式。定时器T13 只能工作在比较模式。

　　多通道控制单元产生的输出序列可由T12 和/或T13 调制。调制源可选择并组合使用。

　　定时器T12，T13 特性：

　　-定时器T12 特性：

　　1. 3 路捕获/比较通道，每路可用作捕获或比较通道

　　2. 支持产生三相PWM（6 路输出，每路信号对应上桥臂或下桥臂开关）

　　3. 16 位精度，最大计数频率 = 外设时钟频率

　　4. 单通道死区时间控制 ，避免功率级短路

　　5. 同步刷新T12/T13 寄存器

　　6. 产生中间对齐和边缘对齐PWM

　　-定时器T13 特性：

　　1. 单一比较通道，单输出

　　2. 16 位精度，最大计数频率 = 外设时钟频率

　　3. 可与T12 同步

　　三相马达PWM生成简单介绍

　　三相不同的脉宽值需实时写入CCU6i的映射寄存器CCU6iSR

　　U，V，W三相输出通过CCU6i和COUT6i引脚配对输出，极性相反

　　各种设置：时钟选择，预分频选择，死区时间，输出脚配置，以及多种模式选择，在此略讲。

　　三相马达SPWM信号原理

　　三角波称为“载波”，正弦波称为“调制波”。A，B，C三相相位差120度，他们的SPWM波形参数表其实也是相同的，但是也是差120度。

　　SPWM波形参数表实际就是每个三角波周期内相应的脉冲宽度

　　三相马达/无刷电机控制举例

　　单片机CCU6输出的U+/U-;V+/V -和W+/W-经驱动后连接到IGBT。

　　实时改变周期和脉宽，可以达到变频目的，以及调整输出功率，从而控制马达转速。

　　工程师们对于XC866的使用问答：

　　（1）XC866 应该选择哪种IDE

　　A：“Miniwigger+KEIL V3破解版

　　keil for c51 v8

　　infineon dave v2.1

　　infineon memtool v4.01.05

　　fload 下载器”

　　（2）想用Proteus仿真英飞凌的XC866，可是元件库里没有，该怎么办？

　　A：“由于Proteus的元件库里没有英飞凌的MCU，自己制作比较困难，如果是其他常用器件，找一个相近的替换一下。可以采用miniwager， 是英飞凌自家的仿真器，也可以用南京伟福的Multi-Infineon仿真器。 ”

　　（3）英飞凌XC866中SCLK时钟问题

　　Q：在DAVE中SSC都已经设置好了，但在keil中编完程序进行仿真时发现SCLK始终为0，XC866不是SSC设置好就能产生时钟信号吗？

　　A：“自带的SPI外设，发数据的时候才会有时钟输出。”

　　（4）XC866 mbc 电平 ocds模式求助

　　Q： xc866开发板。使用ulink通过ocds接口调试，书上说：如果（MBC，TMS，P0.0）= （0，1，1），将进入OCDS 模式进行程序代码的调试。首先初始化OCDS，接下来跳转到程序存储器的地址0000H 处，执行Flash 或ROM存储器中的用户代码，开始进行调试。在OCDS 模式下，内部数据存储器的低64 字节（地址00H- 3FH）可选择映射为64 字节的监控RAM或内部数据RAM。

　　为什么用ulink调试时，mbc引脚为始终高电平啊，跟书上说的不一样啊。用万用表看的，难道是mbc瞬间置低电平后进入ocds模式，然后又置高。

　　用xc800_fload烧写程序时，必须将mbc引脚专门给接到地，要不不能烧写。

　　A1：“（MBC，TMS，P0.0）= （0，1，1） 指的是芯片复位后这些脚的电平，xc866在复位后会自动检测这三个脚的电平决定芯片进入下载模式、JTAG模式，还是运行程序。对于你的问题

　　１。 　OCDS模式：你的理解可能是对的，因为MBC， TMS， P0.0都会连到Ulink， 所以我猜实际流程是这样的，Ulink先将MBC， TMS， P0.0设置为0，1，1. 然后复位芯片（Ulink 拉低Reset），释放复位芯片，这时候芯片就进入 OCDS模式了。

　　２。　如果MBC = 0. TMS = 0，则芯片复位后进入BSL 模式，进行串口下载（通过FLoad）”

　　A2：也就说，在ulink连接下，keil软件界面点击debug按钮后，ulink首先让芯片复位，然后设定MBC， TMS， P0.0为（0，1，1）让芯片进入ocds模式。进入模式后，则MBC， TMS， P0.0的设定则恢复的正常模式。这样的话，比如在断点调试时，人为的按下reset键后，芯片可以进入正常运行模式，程序在正常运行，而不是又进入ocds模式。

　　而fload模式，从电路上看，mbc只能被ulink的ocds信号控制，所以需要人工的加低电平，并且烧完程序后，程序是不能运行。

　　XC86相关资料下载：

　　1、基于XC866的步进电机阀门控制系统

　　2、基于XC866的PWM直流无刷电机的正弦波控制

　　3、XC866系列微控制器设计的电动自行车控制器技术