利用下一代PIC18 Q10 MCU的高级外设完成更多工作

下一代PIC18“Q10”系列微控制器具有多个易于使用的内核独立外设（CIP）和智能模拟外设，可满足期望，并被证明是大多数嵌入式应用的正确选择。“Q10”MCU 的 CIP 可降低固件复杂性，提供所需的灵活性，并帮助系统满足功能安全标准。

应用要求

绝大多数嵌入式应用需要的不仅仅是计算能力。系统性能完全取决于应用程序，因为要求因应用程序而异。一种应用可能需要高精度、快速模拟功能和安全通信;而另一个应用可能是成本驱动的，可能需要在MCU中集成多个定时器和通信接口。

最常见的嵌入式系统通常涉及某种类型的传感、电源转换、闭环控制和/或某些通信活动。一般来说，物联网是大量智能、数据收集、决策设备，有助于实现一个知情的世界;在这个世界里，我们可以更准确地预测可以精确趋势的数据。为了促进物联网，最基本的设备只需要包括一个安全控制器和一些将数据传输到云或有线/无线通信介质的方法。因此，所需的MCU选择完全取决于应用，可能不需要巨大的存储器或高处理能力。

考虑到智能设备的存在大幅增加，我们与这些设备的交互始终存在。这些设备的故障可能是危险的，因为我们对它们的依赖有时是深刻的。因此，系统必须通过内置安全机制来符合某些安全要求，这有助于在需要时降低潜在风险或将损坏降低到可容忍的水平。

为了实现嵌入式应用的功能安全，整个系统应符合当地安全法规和行业标准制定的标准。作为嵌入式应用中的主要部分，微控制器的完整性以及其他部件对于在恶劣环境中实现系统鲁棒性至关重要。

固件及其限制

让我们考虑一个在任何应用程序中检测开关按下事件的简单示例。有多种软件解决方案可用于实现这一目标。但是，所有这些解决方案都需要一种算法和一些处理来解决去抖动问题或检测多按和长按事件，从而消耗CPU时间，功耗，并且很可能是一个关键优先级的琐碎中断服务例程（取决于交换机的目的）。

此外，如果要检测的不是开关按下，而是检测时间段明显更小的外部脉冲，事情将变得更加复杂。错过了它是最突出的。在检测脉冲时，您可能会经常遇到的另一个挑战是毛刺。摆脱软件中的故障始终是一个挑战，因为有时它被评估为“1”，有时被评估为“0”，永远不确定。

通过模数转换器测量模拟信号是许多应用最基本的要求之一。这些测量通常需要对采集的数据进行平均和低通滤波。用于消除噪声的基于软件的滤波器既耗时又复杂，而数据平均需要大量内存。

延迟是软件带来的另一个问题;即使您以最佳方式确定所有任务的优先级。优先级相同和较低优先级的任务必须等到优先级较高的任务完成。这在某些应用中可能对安全至关重要。如果某些应用程序需要评估两个并发信号，软件只能按顺序进行。在软件中处理实时信号很困难，因为CPU是同步的，这增加了从输入到输出的至少一个时钟周期延迟。

在开发应用程序时，大量此类并发症非常常见。克服它们总是需要复杂的代码例程或外部硬件电路，这将增加应用程序的开发时间和成本。为闪存程序添加简单的CRC检查可能是一项非常复杂的开发和测试任务。处理这些复杂代码会消耗 CPU 时间和功耗。从 CPU 卸载它们可以延长 MCU 的休眠持续时间，而计算不需要 CPU。这有助于降低MCU的平均功耗，这在电池供电应用中可能非常关键。

PIC18 “Q10”系列 MCU 及其专用外设

Microchip最新的PIC18“Q10”系列微控制器经过优化，具有集成的智能模拟、可配置外设和5V操作，可实现稳健的实时控制，以实现抗噪性。

每个器件都包括一整套内核独立外设（CRC /内存扫描、可配置逻辑单元、窗口看门狗定时器、硬件限制定时器等）、PWM 和多个通信接口。此外，该系列还包括智能模拟外设，如过零检测器（ZCD）、片上模拟比较器、数模转换器（DAC）和带计算功能的模数转换器（ADC2）。ADC2包括硬件电容分压器（CVD）支持，用于多通道电容式触摸检测。

PIC18 'Q10' MCU 通过使用其智能模拟和内核独立外设 （CIP） 促进软件的创新设计替代方案。初始化后，CIP 可提供稳态闭环嵌入式控制，而不会受到 CPU 的任何干扰。由于它们是独立的外设和CPU独立，因此共享数据、逻辑信号和/或模拟信号的延迟为零。此外，CIP 有助于降低固件复杂性，从而减轻 CPU 的负担。因此，CIP 使您能够使用 PIC18 'Q10' MCU 轻松设计更复杂的应用。

面向嵌入式应用的PIC18 “Q10”MCU

Microchip的PIC18“Q10”系列MCU配备了针对各种实时应用的大量外设。PIC18 'Q10' MCU 通过稳健的硅设计和制造工艺为系统提供良好的完整性，有助于提高系统稳健性。窗口看门狗定时器，用于从失控的代码中恢复，在应用程序中启用所需的安全功能。安全性是应用程序中另一个备受追捧的功能。片上CRC模块在通信应用中节省了大量时间和功耗。内存扫描功能为无线 （OTA） 升级和系统启动提供固件自检，防止系统受损。

当勤奋使用时，可配置逻辑单元 （CLC） 是一项非常强大的资产。CLC可以配置为任何基本逻辑门和/或顺序元件，以执行无数的任务。例如，在读取小周期脉冲时，通过使用D触发器配置中的CLC可以完全避免毛刺。对于CLC来说，读取两个并发信号是一帆风顺的，因此任何数字逻辑也可以建立在这两个输入信号上，如OR，AND和NOR等。给出所需的输出。CLC 可以与自身、其他 CLC 和/或其他外围设备结合使用。这种多功能性使您可以灵活地创建创新设计。编码器、解码器、计数器、脉冲扩展器、环形转换器、有限状态机等应用都可以使用 CLC 轻松实现。

回到开关去抖动问题，检测开关按下事件所需的鲁棒去抖动机制也可以通过定时器外设的硬件限制定时器（HLT）功能来实现，而无需任何固件逻辑实现。定时器可以检测开关按下的上升或下降（或两者，如果需要），然后在所需的预编程延迟后生成事件（以克服去抖动波动）。CLC 还可用于实现交换机去抖动逻辑。硬件限位定时器（HLT）在安全关键应用中也很有用，可以检测潜在的故障情况并采取适当的纠正措施将系统从故障状态中恢复，这有助于系统以可预测的方式运行。

在处理模拟信号时，智能模拟外设（如带CVD、比较器和ZCD的ADC2）非常方便。ADC2模块内置的后处理计算功能使您能够仅在硬件级别执行平均值、突发平均值、过采样、低通滤波、最小/最大阈值检测以及更多操作。结合CVD技术，ADC2模块还可用于人机界面（HMI）应用中的电容式触摸检测。您可以在设计中添加直观的触摸按钮，避免使用外部触摸模块。

模拟比较器和ZCD也是模拟信号处理应用中非常有用的外设。两个外设都提供瞬时信号电平检测，因为它们与CPU异步，因此没有输出延迟。

CIP 旨在根据您编写、调试、测试和集成到整个系统中的软件代码自动执行通常由 CPU 执行的任务。带有 CIP 的 PIC18 “Q10” 提供更多的睡眠时间余量，无需担心控制方案可能会产生竞争中断，从而忽略一个中断。它减少了软件和中断的数量，释放了CPU，并允许降低工作频率以降低功耗。CIP 和“Q10”的智能模拟外设是下一代解决方案，可与紧凑型单核 MCU 并行执行事件。

开发生态系统

在任何新设计中使用加载功能的PIC18“Q10”MCU都是无缝且直接的。PIC18 'Q10' 系列 MCU 由 MPLAB X 集成开发环境 （IDE） 和基于云的 MPLAB Xpress IDE 提供支持。MPLAB X IDE 具有许多功能，可在设计阶段增强开发和调试体验，并提供单一集成环境来开发 PIC 和 AVR MCU 的应用。直观的 MPLAB 代码配置器 （MCC） 可作为 MPLAB X 的插件提供，提供图形编程环境，只需单击几下即可生成易于理解的 C 代码，为您节省大量时间和精力。这个全面且易于使用的开发生态系统有助于缩短整体设计周期和上市时间。与以前的PIC MCU的引脚对引脚兼容性确保您可以轻松迁移到“Q10”系列MCU，以增强现有产品的功能，而无需进行大量的重新设计。

Microchip的“Curiosity Nano”和“Curiosity HPC”开发板可用于启动使用“Q10”系列MCU的开发和快速原型设计。Curiosity板从头开始设计，以利用Microchip的MPLAB X和MPLAB Xpress开发环境，包括一个集成的编程器/调试器，不需要额外的硬件即可开始使用。

总结

PIC18 'Q10' 系列 MCU 将 PIC CPU、CIP、智能模拟外设和通信外设等完美结合，以开发具有高性能、完整性、设计灵活性和低功耗的系统。独特的功能集和外设组合使其成为众多应用的优质微控制器，包括但不限于工业过程控制、家用电器、传感器节点、医疗、人机界面、无线连接、电机控制和汽车。因此，让我们开始为您的下一个应用程序构建下一代智能设备。

审核编辑：郭婷