- MCU在家电设计中的应用

图11：采用集成SoC的无传感器式电机控制

在图11中，三相反电动势信号端接，DC总线扩展并路由到SoC。SoC使用MUX将端接输入切换到比较器，并将其与DC总线电压进行比较。级联数字逻辑将滤出PWM信号，从而获得真正的零交点信号。微控制器将根据此信息决定整流。

可选的电流控制将应用于PWM输出控制，以调节电机的电流。内环路基于比较器，反馈总线电流将与12位DAC提供的参考电流值进行比较。改变DAC输出将更改输出电流值。

基于传感器的（霍尔效应）电机控制

基于传感器的无刷电机控制采用霍尔传感器输入来检测转子位置，从而控制电机运动。它将霍尔传感器输入提供给微控制器，并以闭环系统方式工作。这对于自动速度锁定系统非常有利。

设计挑战

选择具有更高CPU内核、更快ADC（>= 500Ksps @ 10-bit）的高性能智能型微控制器，并内置闪存、SRAM存储器、EEPROM以及模拟和数字外设，这对于实现高性能模拟测量、三相电机控制、LCD驱动、低功耗工作、RTC以及不同外部协议接口等关键功能而言至关重要。此外，许多SoC器件还支持电容式感应，无需使用机械部件即可实现高稳健性按键、滑条以及接近感应型界面。微控制器可控制LED与电容式感应，从而显著简化前面板设计。

实现电压波动保护是系统设计人员面临的一大设计挑战。

实现防水功能和耐水特性是系统设计人员面临的一大设计挑战。

实现通用电源和通用系统是系统设计人员面临的一大设计挑战。

选择具有低Ron和低门电容的功率MOSFET是驱动三相汽车电机的关键。

采用高功率MOSFET驱动电路进行电路板设计以及充分满足电源的较高板上电流要求，是电路板设计人员面临的一大设计挑战。

对于涉及机电构造的电器而言，为电器应用设计出低成本紧凑型机电解决方案是系统设计人员面临的一大设计挑战。

让上述机电设计获得EMI/EMC标准认证是系统设计人员面临的一大设计挑战。

家用电器应用需要故障检测和恢复机制。家用电器应用同时也需要具有电池保护、过流保护、过热保护以及启动故障条件等功能的电源设计。在家用电器应用中实现自我诊断功能是系统设计人员面临的一大设计挑战。

由于上述解决方案需要确保全天候持续工作，因此组件选择和可靠性显得至关重要，这也是系统设计人员面临的一大设计挑战。

具有一次性可编程(OTP)特性的微控制器能避免固件遭到竞争对手和黑客的恶意反向工程破坏。

系统限制以及采用PSoC可改善之处

电容式感应技术采用触摸键盘取代机械按键。这不仅可减少由于机械按键造成的故障，还能提高产品的可靠性。许多SoC提供可随时投产的库和设计工具，能自动调校按键和滑条的敏感度，从而无需在设计周期中进行手工调校。此外，家用电器解决方案采用的电容式感应界面也需要具备防水功能。因为它可支持前键盘的接近感应功能，也就是说当手指靠近键盘时就能激活前键盘。

前面板实现触摸屏设计，取代一般的LCD显示屏和键盘，从而可提高用户界面质量和灵活性。

iPod/iPhone等外部设备：SoC能通过UART和USB协议与iPod/iPhone实现通信。用户能在家用电器上控制iPod/iPhone设备，并对其进行充电。

由于其可编程特性，SoC器件必须支持家用电器的代码安全性，可能还要实现蓝牙等个人局域网技术，这样用户就能创建自动化家用电器网络。

微波炉等家用电器的语音指导功能可帮助用户一步步完成烹饪工作。如欲采用自动调校的菜单，用户需按下一次按键，语音将一步步介绍操作步骤。而这种功能也能通过SoC实现。

故障分析与返修材料：电路板上内外部接口数量的增多将会加大破坏者或黑客给系统制造麻烦的机会。单芯片解决方案则将解决嵌入式系统所面临的这一最大限制。

我们目前采用基于微控制器的架构来实现家用电器解决方案。今天的可编程片上系统（PSoC）架构完美结合了微控制器和ASIC的功能，不仅可提高家用电器的易用性，同时还能降低产品研发与生产的成本。