工業(yè)應(yīng)用被價(jià)格便宜的8位和16位微控制器限制的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去了?，F(xiàn)在，有良好價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力且專為工業(yè)應(yīng)用量身訂做的32位微控制器 已經(jīng)出現(xiàn)，設(shè)計(jì)者可以在不用超出預(yù)算下提升他們的系統(tǒng)效率到達(dá)一個(gè)新的層級(jí)。

　　高容量的消費(fèi)性應(yīng)用不是的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，還必須在更低的價(jià)格要求下需要更高的效能。在工業(yè)界存在著相同的競(jìng)爭(zhēng)壓力，設(shè)計(jì)者總是被要求效率再提升但價(jià)格不能改變。工程師已經(jīng)習(xí)慣地依賴那些不貴且以一般目的所設(shè)計(jì)的8位和16位微控制器來(lái)完成他們的工作。但現(xiàn)今的系統(tǒng)設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，這是不爭(zhēng)的事實(shí)，尤其在馬達(dá)控制領(lǐng)域，一個(gè)新的、更有效率的技術(shù)，例如無(wú)刷馬達(dá)，要求更復(fù)雜的控制算法。

　　恩智浦半導(dǎo)體的LPC1100微控制器系列 特別為工業(yè)應(yīng)用而優(yōu)化，而且讓設(shè)計(jì)者在出色的性價(jià)比下完成更精密的設(shè)計(jì)?；贏RM的高性能與低功耗32位Cortex-M0架構(gòu)，LPC1100系列包含了一組特別的周邊功能，是工業(yè)應(yīng)用中的。圖1提供了一個(gè)LPC1100架構(gòu)上的概念。

　　卓越的運(yùn)算效率

　　在Dhrystone基準(zhǔn)測(cè)試下，LPC1100系列達(dá)到了每秒0.9DMIPS的運(yùn)算能力。其它的基準(zhǔn)測(cè)試，在更多的嵌入式系統(tǒng)的效率分析顯示，LPC1100 系列可以達(dá)到每兆赫1.4 CoreMarks，和標(biāo)準(zhǔn)的8位與16位微控制器相比，這是一個(gè)極高的分?jǐn)?shù) (見(jiàn) 圖2)。

　　擁有的效率，而其價(jià)格范圍在歷史上只有8位和16位處理器才能達(dá)到，對(duì)工業(yè)應(yīng)用而言，這是一個(gè)了不起的優(yōu)勢(shì)。加上整合了NVIC (巢狀向量中斷控制器)，提供了一個(gè)只有16個(gè)周期的標(biāo)準(zhǔn)中斷延時(shí)。在算術(shù)運(yùn)算方面，有一個(gè)新的類似DSP的命令支持。例如，一個(gè)32位的乘法運(yùn)算只需要一個(gè)時(shí)脈周期就可以完成。極短的中斷延時(shí)加上決定性的中斷行為讓LPC1100成為適合應(yīng)用在即時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用。

　　電源管理

　　低功耗模式，例如睡眠(時(shí)脈停止運(yùn)作)及深度睡眠(鎖相回路和系統(tǒng)時(shí)脈停止運(yùn)作)增加了效率并且降低了功率消耗. 這個(gè)省電架構(gòu)將進(jìn)入與離開(kāi)這些省電模式所需的時(shí)間化，所以不會(huì)影響全部的效能。

　　功率消耗在運(yùn)算模式及睡眠模式在程序運(yùn)行中可以被進(jìn)一步的優(yōu)化，只需要通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的呼叫恩智浦特有的省電命令。這些設(shè)定程序讓優(yōu)化的動(dòng)作飛快地進(jìn)行，而且在預(yù)設(shè)模式下，有一個(gè)模式專門用來(lái)優(yōu)化處理能力，另外的效率模式可以平衡電流消耗及CPU效能，低電流模式可以把功率消耗化。

    特別的周邊裝置

　　LPC1100系列還提供了一些接口功能，例如UART、I2C以及SPI串行傳輸接口，強(qiáng)化了系統(tǒng)的通信能力。LPC11U00系列新增了一個(gè)USB 2.0接口，而LPC11C00則包括了一個(gè)CAN接口。設(shè)計(jì)者可以根據(jù)需求選擇一個(gè)適合自己的工業(yè)應(yīng)用。在軟件的驅(qū)動(dòng)程序方面，例如CAN、CANOpen或USB等都已經(jīng)幫助使用者內(nèi)建在只讀內(nèi)存中了。如此不僅可以降低設(shè)計(jì)者的開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，更為使用者爭(zhēng)取了更多的存儲(chǔ)空間(32KB 閃存)。

　　馬達(dá)控制

　　無(wú)刷馬達(dá)正漸漸普及并取代傳統(tǒng)的有刷馬達(dá)，并朝著更高的能效方向前進(jìn)。在某些地區(qū)，法令的規(guī)定限制了原有技術(shù)的使用，這是明確的事實(shí)，例如家電(洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、等)，無(wú)刷直流馬達(dá)可以帶來(lái)更高的能源效率，更低的電磁干擾以及更可靠的運(yùn)作。

　　LPC1100系列包含了特別的特性讓它能夠更容易應(yīng)用在無(wú)刷直流馬達(dá)中。有四個(gè)計(jì)數(shù)器(兩個(gè)16位及兩個(gè)32位)搭配高達(dá)12個(gè)匹配輸出能力，全部可以被設(shè)定成PWM輸出應(yīng)用在無(wú)刷馬達(dá)控制中。LPC1100的GPIO也可以被設(shè)定成外部中斷輸入，用來(lái)計(jì)算馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、頻率或者工作周期等。10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)可以用來(lái)當(dāng)做過(guò)電流保護(hù)，透過(guò)分流電阻讀取馬達(dá)電流。使用另外的ADC通道在零電位相位處量取電壓值，在通信期間，不需要通過(guò)外部的感測(cè)器就可以檢測(cè)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的方向。另外，使用兩個(gè)計(jì)數(shù)器就可以完成的時(shí)序讓 ADC量測(cè)的動(dòng)作可以通過(guò)PWM輸出匹配事件來(lái)觸發(fā)。

　　LPCXpresso 馬達(dá)控制套裝工具

　　LPC1100軟件和硬件的開(kāi)發(fā)工具上的支持種類很多，恩智浦也提供了LPCXpresso，它是一個(gè)通用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，由恩智浦和合作伙伴嵌入式藝術(shù)家( Embedded Artists)合作開(kāi)發(fā)。這不但是個(gè)便宜的開(kāi)發(fā)工具，還結(jié)合了一個(gè)除錯(cuò)器、一塊開(kāi)發(fā)版還有一個(gè)以Eclipse為基準(zhǔn)的軟件開(kāi)發(fā)工具。在工業(yè)應(yīng)用上，LPCXpresso馬達(dá)控制套件是一個(gè)理想的方式用來(lái)呈現(xiàn)一個(gè)馬達(dá)控制方案或是簡(jiǎn)化馬達(dá)控制的學(xué)習(xí)難度，它支持了無(wú)刷直流馬達(dá)(BLDC)、無(wú)刷交流馬達(dá)(BLAC)、步進(jìn)馬達(dá)以及雙刷直流馬達(dá)。

　　開(kāi)發(fā)板上有兩個(gè)H橋，所以可以控制四個(gè)相位且PWM占空比可以達(dá)百分之百。相電壓和相電流量測(cè)可以在三個(gè)相位測(cè)量，而且虛接地電壓和共低邊電流也可以測(cè)量。在安全和保護(hù)方面，有過(guò)電流輸入保護(hù)。就設(shè)計(jì)的靈活性而言，很多的通信接口包括USB、以太網(wǎng)、CAN、RS-422/485以及一個(gè)UART/USB轉(zhuǎn)接器可供選擇。開(kāi)發(fā)板上也提供了一個(gè)小型的圖形使用者接口(96x64像素OLED)以及一個(gè)搖桿，提供一個(gè)簡(jiǎn)單且直覺(jué)的人性化的互動(dòng)。套件包含了一塊LPCXpresso馬達(dá)控制板，一塊LPCXpresso LPC1114開(kāi)發(fā)板搭配LPC-Link JTAG，一個(gè)裝有霍爾感應(yīng)器的無(wú)刷直流馬達(dá)以及一個(gè)24V/60瓦的電源變壓器。

　　其它的應(yīng)用

　　LPC1102已經(jīng)問(wèn)世,它是一個(gè)2x2毫米晶圓級(jí)封裝(WL-CSP)。盡管外型尺寸小，但卻具備了非常高的整合性，有著32kB的內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)器及8kB的SRAM。這樣的小封裝讓LPC1102在微型遙控感測(cè)器應(yīng)用中成為理想的解決方案。因?yàn)樗母咚儆?jì)算能力可以用在處理輸入數(shù)據(jù)，加之它的RS-485兼容UART還可用在長(zhǎng)距離的通信。

　　LPC1100系列也可以用在實(shí)現(xiàn)一個(gè)多樣性的轉(zhuǎn)接器產(chǎn)品中，例如: 微控制器可以通過(guò)USB或CAN接收顯示資料，資料經(jīng)處理后可以透過(guò)SPI通道輸出顯示?；蛘呶⒖刂破饕部梢员划?dāng)成一個(gè)轉(zhuǎn)接器放在CAN和RS-485裝置間，甚至微控制器還可以取代實(shí)際的硬件轉(zhuǎn)接器，透過(guò)芯片的靈活度實(shí)現(xiàn)芯片數(shù)化。

　　在數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用中，數(shù)據(jù)透過(guò)SPI接口可以存在SD卡內(nèi)，再經(jīng)USB傳送到PC供分析。在這個(gè)例子中，微控制器Cortex-M0高速的計(jì)算能力支援了資料壓縮或加密或錯(cuò)誤檢測(cè)。

　　由LPC1100延伸出來(lái)的一個(gè)特殊產(chǎn)品EM773，大大地加速了能源監(jiān)視系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。所有那些必要的計(jì)量算法都已經(jīng)由微控制器執(zhí)行，而且可以透過(guò)應(yīng)用程序接口(API)來(lái)呼叫使用。恩智浦半導(dǎo)體也提供了和EM773相關(guān)的參考設(shè)計(jì)，可以很容易量測(cè)出電源及消耗等數(shù)據(jù)并當(dāng)成基準(zhǔn)用于進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)。

　　向上相容

　　Cortex-M0使用ARM v6指令集，屬于Thumb-2的子集合指令，而Cortex-M3則使用Thumb-2指令集。這表示 軟件寫入Cortex-M0是向上兼容于Cortex-M系列的。如此一來(lái)，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)更方便透過(guò)恩智浦全系列的家族開(kāi)發(fā)他們的產(chǎn)品。而且對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，在使用Cortex-M3芯片時(shí)，這也是個(gè)很重要的特性，例如恩智浦半導(dǎo)體的LPC1700系列。

　　Thumb-2指令集結(jié)合了16位Thumb指令集的優(yōu)點(diǎn)加上強(qiáng)力的32位ARM指令效能，而且不需要手動(dòng)切換這個(gè)16位指令集和32位指令集。

　　結(jié)論

　　恩智浦LPC100系列，讓工業(yè)應(yīng)用可以呈現(xiàn)更多元的特色且不會(huì)超出他們的研發(fā)預(yù)算。已優(yōu)化的32位ARM Cortex-M0核實(shí)現(xiàn)了卓越的運(yùn)算能力和低功耗能力。芯片的內(nèi)在特性特別是在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，支持進(jìn)階的通信協(xié)議，包含了USB 2.0、CAN等。在馬達(dá)應(yīng)用上，特別是無(wú)刷直流馬達(dá)，因?yàn)槲⒖刂破髡狭擞?jì)數(shù)器、 ADC加上可設(shè)定的GPIO讓LPC100在無(wú)刷直流馬達(dá)的控制應(yīng)用上更容易、更有效率且更省電。