高級16位數(shù)字信號控制器dsPIC33F的主要特性及應(yīng)用電路

Microchip公司的dsPIC33F系列是高級16位數(shù)字信號控制器（DSC），采用改進(jìn)的哈佛架構(gòu)，高達(dá)40 MIPS，16位數(shù)據(jù)通路，24位指令，工作電壓3.0-3.6V，主要用在各種馬達(dá)控制如無刷DC馬達(dá)，相單狀語從句：三相馬達(dá)與開關(guān)磁阻電動機(jī)。此外也可用在UPS，逆變器，開關(guān)電源，功率因素修正以及服務(wù)器，設(shè)備通信狀語從句：其它工業(yè)設(shè)備的電源管理模塊。本文介紹了dsPIC33F主要特性，外形圖以及Cerebot MC7馬達(dá)控制板主要特性，外形圖和電路圖。

dsPIC33FJXXXMCX06A / X08A / X10A系列器件支持多種電機(jī)控制應(yīng)用，例如無刷直流電機(jī)，單相和三相感應(yīng)電機(jī)以及開關(guān)磁阻電機(jī)。dsPIC33F電機(jī)控制產(chǎn)品也非常適合不間斷電源（UPS），逆變器，開關(guān)模式電源，功率因數(shù)校正，還適用于控制服務(wù)器，電信設(shè)備和其他工業(yè)設(shè)備中的電源管理模塊。

dsPIC33F主要特性：

工作范圍：

?最高40 MIPS操作（@ 3.0-3.6V）：

-工業(yè)溫度范圍（-40℃至+ 85℃）

-擴(kuò)展溫度范圍（-40℃至+ 125℃）

?最高20 MIPS操作（@ 3.0-3.6V）：

-高溫范圍（-40℃至+ 150℃）

高性能DSC CPU：

?改進(jìn)的哈佛體系結(jié)構(gòu)

?C編譯器優(yōu)化的指令集

?16位寬的數(shù)據(jù)路徑

?24位寬的指令

?線性程序存儲器的尋址量為4M指令字

?線性數(shù)據(jù)存儲器的尋址量為64 KB

?83基本指令：大部分為1字/ 1個(gè)周期

?兩個(gè)40位累加器：

-具有舍入和飽和選項(xiàng)

?靈活而強(qiáng)大的尋址模式：

-間接，模和位反轉(zhuǎn)

?軟件堆棧

?16 x 16小數(shù)/整數(shù)乘法運(yùn)算

? 32/16和16/16除法運(yùn)算

?單周期乘法和累加：

-用于DSP操作的累加器回寫

-雙數(shù)據(jù)獲取

?最多±16位移位，最多可存儲40位數(shù)據(jù)

直接內(nèi)存訪問（DMA）：

?8通道硬件DMA

?2 KB雙端口DMA緩沖區(qū)（DMA RAM） ）來存儲通過DMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)：

-允許在CPU執(zhí)行代碼時(shí)在RAM和外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸（無周期盜用）

?大多數(shù)外設(shè)都支持DMA

中斷控制器：

?5個(gè)周期的延遲時(shí)間

?多達(dá)67個(gè)可用中斷源

?多達(dá)五個(gè)外部中斷

?七個(gè)可編程優(yōu)先級

?五個(gè)處理器異常

數(shù)字I / O：

?多達(dá)85個(gè)可編程數(shù)字I / O引腳

?喚醒/中斷平變化多達(dá)24個(gè)引腳

?輸出引腳可以從3.0V至3.6V驅(qū)動

?最多與5V耐壓引腳開路漏極配置5.5V輸出與外部上拉

?4毫安水槽

片上閃存和SRAM上的所有I / O引腳上：

?閃存程序存儲器，最大256 KB

?數(shù)據(jù)SRAM，最大30 KB（包括2 KB的DMA RAM）

系統(tǒng)管理：

?靈活的時(shí)鐘選項(xiàng)：

-外部，晶體，諧振器，內(nèi)部RC-

完全集成的PLL-

抖動極低的PLL

?上電定時(shí)器

?振蕩器起振定時(shí)器/穩(wěn)定器

?帶有自己的RC振蕩器的看門狗定時(shí)器

?故障安全時(shí)鐘監(jiān)視器（FSCM）

?由多個(gè)源復(fù)位

電源管理：

?片上2.5V穩(wěn)壓器

?實(shí)時(shí)在時(shí)鐘源之間切換

?具有快速喚醒

定時(shí)器/捕捉/比較/ PWM的空閑，睡眠和打ze模式：

?定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，最多9個(gè)16位計(jì)時(shí)器：

-可以配對以構(gòu)成四個(gè)32位計(jì)時(shí)器

-1個(gè)計(jì)時(shí)器與外部32.768 kHz振蕩器一起作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）運(yùn)行

-可編程預(yù)分頻器

?輸入捕捉（最多八個(gè)通道）：

-向上，向下或向上捕捉兩側(cè)

-16位捕獲輸入功能

-每次捕獲具有4個(gè)深度的FIFO

?輸出比較（最多8個(gè)通道）：

-單或雙16位比較模式

-16位無毛刺PWM模式

通信模塊：

?3線SPI（最多兩個(gè)模塊）：

-幀支持簡單編解碼器的I / O接口

-支持8位和16位數(shù)據(jù)

-支持所有串行時(shí)鐘格式和采樣模式

?I2C?（最大2個(gè)模塊）：

-完全支持多主站從模式

-7位和10位尋址

-總線沖突檢測和仲裁

-集成信號調(diào)理

-從地址屏蔽

?UART（最多2個(gè)模塊）：

-地址位檢測中斷

-UART錯(cuò)誤中斷

-從睡眠模式喚醒啟動位

-4個(gè)字符的TX和RX FIFO緩沖器

-支持LIN / J2602-

硬件中的IrDA?編碼和解碼

-高速波特率模式

-帶有CTS和RTS的硬件流控制

?增強(qiáng)的CAN（ECAN?技術(shù)）2.0B有效（最多2個(gè)模塊）：

-最多8個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)和最多32個(gè)接收緩沖區(qū)

-16個(gè)接收濾波器和三個(gè)掩碼

-用于診斷和總線監(jiān)視的環(huán)回，僅偵聽和全部偵聽模式-CAN消息

喚醒

-遠(yuǎn)程傳輸請求的自動處理

-使用DMA的FIFO模式

-DeviceNet?尋址支持

電機(jī)控制外設(shè)：

?電機(jī)控制PWM（最大八個(gè)通道）：

-四個(gè)占空比發(fā)生器

-獨(dú)立或互補(bǔ)模式

-可編程死區(qū)時(shí)間和輸出極性

-邊緣對齊或中心對齊

-手動輸出超馳控制

-最多兩個(gè)故障輸入-ADC轉(zhuǎn)換

觸發(fā)器 -16位分辨率（@ 40 MIPS）的PWM頻率對于邊緣對齊模式= 1220 Hz，對于中心對齊模式610 Hz- 11的PWM頻率位分辨率（@ 40 MIPS）= 39.1 kHz（邊緣對齊模式），19.55 kHz（中心對齊模式） ?正交編碼器接口（QEI）模塊： -A相，B相和索引脈沖輸入 -16位向上/向下位置計(jì)數(shù)器 -計(jì)數(shù)方向狀態(tài) -位置測量（x2和x4）模式 -輸入上的可編程數(shù)字噪聲濾波器 -交替的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模式 -位置計(jì)數(shù)器翻轉(zhuǎn)/下溢中斷

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）：

?設(shè)備中最多兩個(gè)ADC模塊

?10位，1.1 Msps或12位，500 Ksps轉(zhuǎn)換：

-兩個(gè)，四個(gè)或八個(gè)同時(shí)采樣

-多達(dá)32個(gè)輸入通道自動掃描

-轉(zhuǎn)換啟動可以手動進(jìn)行，也可以與四個(gè)觸發(fā)源之一同步

-在休眠模式下可以轉(zhuǎn)換

-±1 LSb最大積分非線性

-±1 LSb最大差分非線性

CMOS閃存技術(shù)：

?低功耗，高速閃存技術(shù)

?完全靜態(tài)設(shè)計(jì)

?3.3V（±10％）工作電壓

?工業(yè)和擴(kuò)展溫度

?低功耗

包裝：

?100針TQFP（14x14x1 mm和12x12x1 mm）

?80針TQFP（12x12x1 mm）

?64針TQFP（10x10x1 mm）

?64針QFN（9x9x0.9 mm）

圖1。dsPIC33F系列機(jī)箱圖Ceerbot

MC7馬達(dá)控制板

Cerebot MC7板是基于Microchip dsPIC 16位數(shù)字信號控制器的單片機(jī)開發(fā)板。

Cerebot MC7主要用于用作機(jī)電設(shè)備（例如DC電動機(jī)）的控制器。所用的微控制器dsPIC33FJ128MC706A是針對電機(jī)控制應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化的dsPIC系列產(chǎn)品的成員。

Cerebot MC7提供了四個(gè)半橋電路，這些電路的額定電壓為24V，最大電流為5A。這些半橋電路中的每一個(gè)都連接到dsPIC A / D轉(zhuǎn)換器，以測量電壓和電流以進(jìn)行閉環(huán)反饋控制。這些半橋可用于控制兩臺有刷直流電機(jī)，兩臺雙極步進(jìn)電機(jī)，一臺無刷直流電機(jī)，一臺單極步進(jìn)電機(jī)。此外，該板還可用于實(shí)現(xiàn)開關(guān)DCDC轉(zhuǎn)換器的控制器。

Cerebot MC7可與MicrochipMPLAB?開發(fā)環(huán)境配合使用，并在MPLAB?IDE中提供內(nèi)置的編程和調(diào)試支持。

Cerebot MC7馬達(dá)控制板的主要特性：

?dsPIC33FJ128MC706A微控制器

four四個(gè)帶電流和電壓反饋并提供過流中斷功能的24V / 5A半橋電路

?電源電壓高達(dá)24V 5

5V / 4A開關(guān)電源

in集成的編程/調(diào)試電路

one一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)接口

Digi用于Digilent外圍模塊板的

三個(gè)Pmod連接器

eight八個(gè)RC伺服連接器two兩個(gè)I2C菊花鏈連接器

??256KbitI2C EEPROM

??two按鈕和四個(gè)LED小號

??ESD保護(hù)和短路保護(hù)的所有I / O引腳。

圖2。CerebotMC7馬達(dá)控制板外形圖

圖3。CerebotMC7馬達(dá)控制板布局

圖4.Cerebot MC7控制板馬達(dá)電路圖（1）

圖5。CerebotMC7馬達(dá)控制板電路圖（2）

圖6。CerebotMC7馬達(dá)控制板電路圖（3）

圖7。CerebotMC7馬達(dá)控制板電路圖（4）

圖8。CerebotMC7馬達(dá)控制板電路圖（5）

圖9。CerebotMC7馬達(dá)控制板電路圖（6）

圖10。CerebotMC7馬達(dá)控制板電路圖（7）

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