XMC1000单元模块介绍 - 三大电机控制方案之MCU篇（1）：英飞凌 XMC1000

　　单元模块介绍

　　XMC1000的BCCU-亮度色彩控制单元

　　1 概述

　　BCCU是亮度色彩控制单元（Brightness and Color Control Unit），用于控制多至9个不同的LED。

　　通过12bit的Delta Sigma反变换把亮度控制值转换为比特流。这种结构使得BCCU还可以连接一个外部RC电路作为DAC使用。

　　XMC1000系列中，XMC1200和XMC1300带有BCCU模块

　　2 特性

　　1）包括3个独立的Dimming Engine（亮度控制引擎）

　　2）Dimming Engine支持12位（4096）不同的亮度输出

　　3）亮度按照指数曲线调节，且步长可调

　　4）9个独立的输出通道，输出比特流，可以控制9个不同的LED或作为DAC使用

　　5）通道可连接一个Linear Walker，它的输出时LED的饱和度（Intensity），支持12位调节

　　6）通道和Dimming Engine之间可自由连接

　　7）通道也可连接饱和度调节器和Dimming Engine输出值的乘积

　　8）每个通道可连接一个Packer，当需要降低开关频率是可用到

　　9）有两个通道可以连接ADC

　　3 通道结构

　　

　　每个通道都是相同的结构，其中左侧是通道的输入（包括Dimming Engine和Linear Walker），右侧BCCU.OUTy是通道的输出，从这个结构框图可以看出BCCU通道的工作分为几步

　　1）输入的选择和配置

　　2）输入通过Delta Sigma转换为比特流

　　3）比特流通过一个可选的Packer，某些LED或其驱动芯片有最短开通时间的限制，Packer可以用于类似的需要降低开关速度的情况。

　　4）外部使能是否输出

　　5）同时Delta Sigma的输出可以产生一个Tigger，用以出发ADC转换等

　　通道的输入可以有两种，这可以通过修改寄存器DBP来选择，其中Linear Walker的输出为饱和度Intensity

　　1）Dimming Engine输出和Linear Walker输出的乘积

　　2）Linear Walker的直接输出

　　XMC1000的随机数生成单元PRNG

　　1 背景

　　PRNG（Preeudo Random Number Generator）是随机码生成模块，可以产生8/16位随机码。

　　2 工作原理

　　1）框图

　　

　　2）工作原理

　　这个模块通过向随机数序列生成器写入Key，来产生8/16位的随机数，其中随机数序列的产生和Key是唯一对应的。随机Key写入完毕后，可以读出随机序列，随机Key写入和随机序列读出的位置都是PRNG_WORD，不过他们在不同的步骤中操作，所以不会产生冲突。

　　3）使用

　　a.首先设定KLD=1，进入Key写入模式，写入随机key，key可以是任意位数，推荐80位，分为5个16bit写入PRNG_WORD中。注意，只有当PRNG_CHK.RDV=1时，才能向PRNG_WORD中写入Key

　　b.Key写完后，把KLD置为0。然后，当PRNG_CHK.RDV=1，可以从PRNG_WORD中读出随机序列。随机序列可以为8、16位数据，这个通过PRNG_CHK.RDBS来控制。

　　c.若在随机码产生过程中把KLD置为1，则可继续写入Key，新写入的Key会和之前的Key共同作用于随机序列

　　d.通过RDBS置为00，可以重启该模块

　　e.若在重启前，记录随机序列至少80位，重新作为key写入，则随机序列会接着上次的输出继续产生。

　　XMC1300的MATH协处理器

　　1 XMC1300芯片带有一个MATH协处理器，它包含以下两个子模块

　　除法器

　　Cordic协处理器

　　2 除法器

　　特性

　　可做32位/32位，32位/16位，16位/16位除法

　　操作

　　

　　-除法器启动，启动方式有两种，通过设定DIVCON.STMODE来选取，

　　a. 当DIVCON.STMODE=0，写入DVS即启动除法

　　b. 当DIVCON.STMODE=1，写入DIVCON.ST位即启动除法

　　-除法器忙，当除法器工作时，DIVST.BSY = 1，这时不要再试图启动其他的除法

　　-除法器需要35个周期结束，结束时可选择产生中断，并会出现结果置位，这个结果置位需要手动清除。

　　3 Cordic协处理器

　　Cordic协处理器可进行三角函数、双曲线函数和一次线性函数，其中函数模式通过CON.MODE来选择。

　　计算模式包括向量模式和旋转模式，通过CON.ROTVEC来选择

　　

　　特性

　　24位精度，

　　Circula模式

　　旋转模式

　　输入X，Y，Z

　　输出

　　X= K*［X*cos（Z）-Y*sin（Z）］/MPS

　　Y= K*［Y*cos（Z）+X*sin（Z）］/MPS

　　Z=0

　　其中K=1.646760258121

　　向量模式

　　输入X，Y，Z

　　输出

　　X= K*sqrt（X^2+Y^2）/MPS

　　Y= 0

　　Z=Z+atan（Y/X）

　　主要应用

　　-计算sin（z），cos（z），tan（z），ctg（z）等

　　3） 双曲线模式

　　- 旋转模式

　　输入X，Y，Z

　　输出

　　X=k［Xcosh（Z）+Ysinh（Z）］/MPS

　　Y= k［Ycosh（Z）+Xsinh（Z）］/MPS

　　Z=0

　　-向量模式

　　输入X，Y，Z

　　输出

　　X=k*sqrt（X^2-Y^2）/MPS

　　Y= 0

　　Z=Z+atanh（Y/X）

　　其中k = 0.828159360960

　　-主要应用，计算sinh（Z），cosh（Z），tanh（Z），ctgh（Z）等，同时可以计算ln（w），sqrt（W），acosh（w），asinh（W）等

　　一次线性模式

　　输入X，Y，Z

　　输出

　　X=X/MPS

　　Y=［Y+X*Z］/MPS

　　Z=0

　　-向量模式

　　输入X，Y，Z

　　输出

　　X=X/MPS

　　Y= 0

　　Z=Z+Y/X

　　4 除法器和Cordic的互联

　　除法器的输入可以由除法器的结果或Cordic的结果直接输入，这样构成了除法器和Cordic的级联。

　　比如计算tan（z），可以直接把Cordic的输出sin（z）连接到DVD，cos（z）连接到DVS，这样就可以得到tan（z）。

　　XMC1000的中断控制器

　　1 概述

　　XMC1000系列的中断处理器包括32个中断处理节点

　　每个节点支持4级中断优先级

　　支持尾链（tail-chaining ）

　　支持软中断

　　2 中断对应表格，可查相应数据手册活产品手册

　　3 中断功能

　　

　　由以上框图可以看出，对应于每个中断，都可以由外部或软件触发产生，不过每个中断又需要单独使能才能最终进入中断处理。

　　同时中断也可以被软件清除，或者当进入中断处理后，硬件会自动清除。

　　另外要注意的是，当硬件中断和软件清除同时到来，软件清除会被系统忽略，即硬件中断置位优先级高。

　　从中断触发到进入中断处理程序，一般要花费21个系统周期。

　　注：尾链技术（Tail-Chain）

　　这个技术是ARM推出的可以减小中断等待时间的技术。

　　一般情况下的中断处理，需要先保存堆栈，再出栈，如果中途有新的更高优先级的中断，则需要重新做上一步骤。如果使用了尾链技术，则第二个中断到来时候，不需要重复保存堆栈，再出栈的过程。