马达控制MCU模块TWR-56F8257的主要特点性能及应用电路分析

飞思卡尔公司的twr-56f8257是mcf56f8257马达控制mcu模块,采用mc56f825x / mc56f824x数字信号控制器(dsc),具有dsp的处理能力和mcu功能以及各种外设,以组成高性价比的解决方案,主要用在工业控制,家用电器,智能传感器,防火和安全系统,太阳能逆变器,电池充电和管理,开关电源和电表,马达控制,仪表和照明等。 56f8257塔式mcu模块主要特性,附件图,电路图和材料清单。
mc56f825x / mc56f824x数字信号控制器mc56f825x / mc56f824x是基于56800e内核的数字信号控制器(dsc)系列的成员。它在单个芯片上结合了dsp的处理能力和微控制器的功能以及一组灵活的外设,从而创造了一种经济高效的解决方案。由于它的低成本,配置灵活性和紧凑的程序代码,因此非常适合许多应用程序。mc56f825x / mc56f824x包括许多对成本敏感的应用特别有用的外围设备,包括:
•工业控制
•家用电器
•智能传感器
•消防和安全系统
•太阳能逆变器
•电池充电器和管理
•开关电源和电源管理
•功率计量
•电机控制(acim,bldc,pmsm,sr和步进)
•手持式电动工具
•电弧检测
•医疗设备/设备
•仪器仪表
•照明镇流器
56800e内核基于改良的哈佛式架构,包括三个执行单元并行操作,每个指令周期最多可进行六个操作。mcu风格的编程模型和优化的指令集允许直接生成高效,紧凑的dsp和控制代码。对于c编译器来说,指令集也非常高效,可以快速开发优化的控制应用程序。
mc56f825x / mc56f824x支持从内部存储器执行程序。可以从片上数据ram访问每个指令周期两个数据操作数。全套可编程外设支持各种应用。
每个外设都可以独立关闭以节省功率。除电源引脚和复位引脚外,任何引脚都可以配置为通用输入/输出(gpio)。
片上功能包括:
•60 mhz工作频率
•统一的c高效架构中的dsp和mcu功能
•片上存储器
– 56f8245 / 46:48 kb(24k x 16)闪存;6 kb(3k x 16)统一数据/程序ram
– 56f8247:48 kb(24k x 16)闪存;8 kb(4k x 16)统一数据/程序ram
– 56f8255 / 56/57:64 kb(32k x 16)闪存;8 kb(4k x 16)统一数据/程序ram
•多达9个通道的eflex pwm,包括6个具有高分辨率(520 ps)分辨率的nanoedge
通道•两个8通道,12位模数转换器(adc s)具有动态x2和x4可编程放大器,转换时间短至600 ns,并具有输入电流注入保护
•三个带集成5位dac参考的模拟比较器
•循环冗余校验(crc)发生器
•两个高速排队串行具有lin从站功能的通信接口(qsci)模块
•排队的串行外围设备接口(qspi)模块
•两个兼容smbus的内部集成电路(i2c)端口
•飞思卡尔的可扩展控制器局域网(mscan)2.0 a / b模块
•两个16位四通道计时器(2 x 4个16位计时器)
•计算机运行正常(cop)看门狗模块
•片内弛张振荡器:8 mhz(待机模式下为400 khz)
•晶体/谐振器振荡器
•集成的上电复位(por)和低压中断(lvi)以及欠压复位模块
•模块间交叉开关
•多达54个gpio
•44引脚lqfp,48引脚lqfp和64引脚lqfp封装
•单电源:3.0 v至3.6 v
mc56f825x / mc56f824x主要特性:
内核:
•高效的56800e数字信号处理器(dsp)修改后的哈佛架构的发动机
—三个内部地址总线
—四个内部数据总线
•核心频率为60 mhz时,每秒多达6000万条指令(mips)
•155条基本指令与多达20种地址模式结合使用
•支持8位的32位内部主要数据总线位,16位和32位数据的移动,加法,减法和逻辑运算
•单周期16×16位并行乘数累加器(mac)
•四个36位累加器,包括扩展位
•32位算术和逻辑多位移位器
•具有独特dsp寻址模式的并行指令集
•硬件do和rep循环
•指令集支持dsp和控制器功能
•紧凑型代码的控制器式寻址模式和指令
•高效的c编译器和局部变量支持
•深度仅受存储器限制的软件子例程和中断堆栈
•jtag /增强型片上仿真(eonce)不受干扰,不受处理器速度的影响,实时调试
工作范围:
•3.0 v至3.6 v操作(电源和i / o)
•上电复位后:大约2.7 v至3.6 v
•环境温度工作范围:–40°c至+105° c
存储器:
•双哈佛架构,允许多达三个同时访问程序和数据存储器
•48 kb(24k x 16)至64 kb(32k x 16)片上闪存,具有2048字节(1024 x 16)页尺寸
•6 kb(3k x 16)到8 kb(4k x 16)片上ram,可字节寻址
•使用闪存的eeprom仿真功能
•支持内部闪存和ram存储器执行60 mhz程序
•闪存安全性和保护功能可防止未经授权的用户可以访问内部闪存
中断控制器:
•五个中断优先级
-每个中断源的三个用户可编程优先级:
0、1、2级–无法屏蔽的3级中断包括:非法指令,硬件堆栈溢出,未对齐数据访问和swi3指令
-可屏蔽的3级中断包括:eonce步骤计数器,eonce断点单元和eonce跟踪缓冲区
-最低优先级软件中断:lp级
•嵌套中断:较高优先级的中断请求可以中断较低优先级的中断子例程
•可以将两个可编程快速中断分配给任何中断源
•通知系统集成模块(sim)以使时钟从等待和停止状态重新启动
•可以重新定位中断向量表
中断优先级的屏蔽由56800e内核管理。
外设亮点:
•一个增强型flex脉宽调制器(eflexpwm)模块
-多达9个输出通道
-16位分辨率,用于中心对齐,边沿对齐和非对称pwm
每个互补对都可以使用其自己的基于pwm频率和死区时间的值
4时基
独立的顶部和底部死区时间插入 -pwm
输出可以作为互补对或独立通道运行
-每个pwm输出的两个边沿的独立控制
-6通道nanoedge高分辨率pwm-
分数延迟以增强pwm周期和边沿位置的分辨率
-任意eflexpwm边缘放置-pwm相移
– nanoedge实现:520 ps pwm频率分辨率
–具有完整输入捕捉功能的3通道pwm
–三个pwm通道– pwma,pwmb和pwmx
–增强的输入捕捉功能
—支持与外部硬件或其他硬件同步pwm
—双缓冲pwm寄存器
–整体重装速率从1到16
–半周期重装能力
–每个pwm周期可通过硬件生成多个输出触发事件
–支持双开关pwm输出
–最多可分配四个故障输入以控制多个pwm输出
–故障输入的可编程滤波器
–独立可编程的pwm输出极性
-每个pwm输出的单独软件控制
-通过force_out事件可以将所有输出编程为同时更改-pwmx
引脚可以选择从每个子模块输出第三个pwm信号
-未用于pwm生成的通道可以用于缓冲输出比较功能
—未用于pwm生成的通道可用于输入捕捉功能
—增强的双边沿捕获功能
—可以从以下任意一个中为每个互补pwm信号对提供源:
–交叉开关模块输出
–外部adc输入,考虑到adc上限和下限寄存器中设置的值
•两个独立的12-位模拟-数字转换器(adc)
- 2×8信道的外部输入
-内置x1,x2,x4可编程增益前置放大器
-马克西姆微米adc时钟频率:高达10 mhz
- 8.5 adc时钟的单转换时间周期(8.5 x 100 ns = 850 ns)
– 6个adc时钟周期的额外转换时间(6 x 100 ns = 600 ns)
—顺序,并行和独立扫描模式
-前8个样本支持偏移,极限和过零计算
-adc转换可以通过eflexpwm和计时器模块通过内部交叉开关模块
进行同步-支持同时和软件触发转换
-支持具有可编程转换次数的多触发模式每次触发时
•模块间交叉开关(xbar)
-eflexpwm,adc,四路定时器,12位dac,hscmp和封装引脚之间的可编程内部模块连接
-用于pwm故障输入,定时器的用户定义输入/输出引脚输入/输出,adc触发器和比较器输出
•三个模拟比较器(cmp)
-可选的输入源包括外部引脚,内部dac-
可编程的输出极性
-输出可驱动定时器输入,eflexpwm故障输入,eflexpwm源,外部引脚输出和触发adc-
输出下降沿和上升沿检测能够产生中断
-每个比较器32抽头可编程参考电压
•1个12位数模转换器模拟转换器(12位dac)
— 12位分辨率
—掉电模式
—输出可路由至内部比较器或片外
•两个四通道16位多功能定时器(tmr)模块
—四个独立的16位每个模块具有级联功能的位计数器/计时器
-高达120 mhz的工作时钟
-每个计时器具有捕获,比较和正交解码器功能
-多达12种工作模式
-四个外部输入和两个外部输出
•两个具有lin从属功能的排队串行通信接口(qsci)模块
-高达120 mhz的工作时钟
-发射和接收缓冲器上都提供了四字节深的fifo-
全双工或单通道有线操作
-可编程的8位或9位数据格式
-13位整数和3位小数波特率选择
-两种接收机唤醒方法:
–空闲线
–地址标记
– 1/16位时间噪声检测
–支持lin从机操作
•一个排队的串行外围设备接口(qspi)模块
-全双工操作
-发射和接收缓冲器上均提供四字深的fifo
—主模式和从模式
—可编程的长度事务(2到16位)
—可编程的发送和接收移位顺序(msb作为发送的第一位或最后一位)
—最大从模块频率=模块时钟频率/ 2
— 13位波特率分频器用于低速通信
•两个内部集成电路(i2c)端口
-最高100 kbps的
操作
-支持主从操作-支持10位地址模式和广播模式
-支持smbus,版本2
•一个飞思卡尔可扩展控制器区域网络(mscan)模块
-完全符合can协议版本2.0 a / b-
支持标准和扩展数据帧
—支持高达1 mbit / s的数据速率
—五个接收缓冲区和三个发送缓冲区
•计算机正常运行(cop)看门狗定时器,可以选择不同的时钟源
-可编程的预分频器和超时时间
-可编程的等待,停止和部分掉电模式工作
-导致检测到pll的参考时钟丢失后,导致参考复位丢失128个周期
-从支持en60730和iec61508的四个源中选择时钟源:
–片内张弛振荡器
–外部晶体振荡器/外部时钟源
–系统时钟(ip总线至60 mhz)
•电源监控器(ps)
—用于数字和模拟电路的片上线性稳压器,以降低成本并降低噪声
—集成的低压检测,如果vdd低于低压检测(lvi)阈值,则生成警告中断;
—集成的上电复位(por)
–上电过程中可靠的复位过程
– vdd通过低压检测(lvi)后释放por )阈值
—集成的掉电复位
—运行,等待和停止模式
•锁相环(pll)为内核和外设提供高速时钟
— 2x系统时钟提供给quad计时器和sci
—丢失锁中断
—参考时钟中断丢失
•时钟源
—片内弛张振荡器,具有两个用户可选频率:低速模式为400 khz,正常操作为8 mhz
-外部时钟:晶体振荡器,陶瓷谐振器和外部时钟源
•循环冗余校验(crc)发生器
-使用16位移位寄存器的硬件crc发生器电路
-符合x16 + x12 + x5 + 1多项式的crc16-ccitt-
错误检测适用于所有单,双,奇和大多数多位错误
-可编程的初始种子值
-高速硬件crc计算
-可选功能,可通过转置寄存器对输入数据和crc结果进行转置,这对于字节位于lsb(最低位)的应用程序是必需的有效位)格式。
•多达54个通用i / o(gpio)引脚

允许5 v的i / o —每个引脚在外围或gpio模式下的独立控制
—在gpio模式下,每个引脚的单独输入/输出方向控制
在推挽模式或漏极开路模式下,每个输出引脚的单独控制
—所有输入引脚上的磁滞和可配置的上拉器件
—能够通过可编程的上升或下降产生中断下降沿和软件中断
—可配置的驱动强度:4 ma / 8 ma灌电流/源电流
•用于实时调试的jtag / eonce调试编程接口
ieee 1149.1联合测试操作组(jtag)
接口用于实时调试的
eonce接口节电特性:
•低速运行,等待和停止模式:occs和内部rosc提供的低至781 hz时钟
•大型调节器待机模式可降低低速模式下的功耗
•停机模式下的典型唤醒时间少于30 µs
•每个外设均可单独禁用以节省功耗
目标应用:
工业
s-fsk电力线调制解调器
商用太阳能逆变器
住宅太阳能逆变器
消防和安全系统
工业控制
电源
太阳能逆变器
电池充电器和管理
马达控制
无刷直流(bldc)电动机
开关磁阻电动机
步进电动机
永磁同步电动机
三相交流感应电动机
三相交流感应电动机
图1.56800e
塔式mcu twr-56f8257模块
mc56f8257塔式mcu模块(twr-56f8257)是一种经济高效的评估,演示和开发板。twr-56f8257可以独立运行,也可以作为带有外围模块的塔式系统中的主控制板运行。它也可以与apmotor56f8000e电机控制板一起用作主控制板。
twr-56f8257塔式mcu模块的主要特性:
以下列表概述了twr-56f8257的功能:
•塔式兼容微控制器模块
•可选电源:
usb
桶式连接器
电机控制板
塔式提升板
•机顶盒上vdda和vssa的滤波电源mc56f8257dsc
•采用64 lqfp封装的mc56f8257数字信号控制器(dsc)
•用于mc56f8257 dsc的可选8 mhz晶振电路
•由mc56f8257 dsc控制的九个led
•用于apmotor56f8000e电动机控制板的电动机控制板连接器
•辅助信号连接器
•四个热敏电阻用于mc56f8257 dsc的单端或差分模拟输入
•can收发器,接头和终端
•两个按钮,用于用户输入或mc56f8257 dsc的中断
• mc56f8257 dsc的复位按钮
• mc56f8257 dsc的jtag接头,接头为与osbdm断开连接
•标头,用于将sci信号连接到usb桥接器或升降机板
•通过主电梯连接器进行扩展
•具有4 mhz晶振的mc9s08jm60 mcu提供:
开源调试(osbdm)电路
usb到sci桥的
标头在osbdm和usb到sci桥功能之间进行选择
引导加载程序使能报
头mc9s08jm60 mcu的bdm报头
状态和目标电源指示灯led
半导体开关的控制,以使usb电源可以从板上向
5v mc9s08jm60 mcu芯片和3.3v mc56f8257 dsc芯片
套件之间的电压转换器供电。twr
-56f8257板与mc56f8257 16位mcu一起使用
必需的
dvd电缆,带实验室教程,软件,培训和附带的《
快速入门指南》文档
图2.twr-56f8257截面图
图3.twr-56f8257板外形图
图4.twr-56f8257板电路图(1)
图5.twr-56f8257板电路图(2)
图6.twr-56f8257板电路图(3)
图7.twr-56f8257板电路图(4)
twr-56f8257板材料清单(bom):


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