英飛凌XE166/XC2000單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用實(shí)例

目 錄
第1章 緒論 1
1．1 英飛凌微控制器家族概述 1
1．2 英飛凌16位單片機(jī) 1
1．2．1 歷史 1
1．2．2 XE164FN系列性能特點(diǎn) 2
1．2．3 產(chǎn)品子系列及區(qū)別 5
1．2．4 XE164FN系列產(chǎn)品介紹 6
1．3 英飛凌XE164FN系列單片機(jī)
開發(fā)環(huán)境 8
1．4 本書附注 8
1．4．1 縮寫注釋 8
1．4．2 外設(shè)單元命名規(guī)則 9
第2章 XE164FN的體系架構(gòu) 10
2．1 架構(gòu)概況 10
2．2 特性總結(jié) 11
2．3 系統(tǒng)內(nèi)核單元 11
2．3．1 中央處理單元（CPU） 12
2．3．2 存儲(chǔ)器保護(hù)單元（MPU） 13
2．3．3 可編程多優(yōu)先級(jí)中斷系統(tǒng) 13
2．3．4 系統(tǒng)資源接口 14
2．4 片上系統(tǒng)資源 14
2．4．1 存儲(chǔ)器區(qū)域 14
2．4．2 外部總線接口 15
2．5 片上外設(shè)模塊 16
2．5．1 外設(shè)接口 16
2．5．2 外設(shè)時(shí)序 16
2．5．3 捕獲/比較單元CAPCOM
（CC2） 16
2．5．4 捕獲/比較單元CCU6
（CCU6） 17
2．5．5 通用定時(shí)器單元（GPT） 18
2．5．6 實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC） 19
2．5．7 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） 19
2．5．8 通用串行接口通道模塊
（USIC） 20
2．5．9 MultiCAN模塊（MultiCAN） 21
2．5．10 系統(tǒng)定時(shí)器 22
2．5．11 看門狗定時(shí)器 22
2．5．12 存儲(chǔ)器檢查器模塊 23
2．5．13 并行端口 23
2．6 時(shí)鐘產(chǎn)生 23
2．7 功率管理 23
2．8 片上調(diào)試支持 24
第3章 開發(fā)工具與編程環(huán)境 25
3．1 開發(fā)流程 25
3．2 寄存器配置環(huán)境（DAvE） 25
3．2．1 DAvE軟件功能 25
3．2．2 DAvE安裝 25
3．2．3 DAvE操作介紹 26
3．3 編程與調(diào)試環(huán)境（Tasking） 31
3．3．1 Tasking版本介紹 32
3．3．2 Tasking下載與安裝 32
3．3．3 Tasking License申請(qǐng) 34
3．3．4 界面布局 36
3．3．5 使用Tasking完成例程 37
3．4 編程與調(diào)試環(huán)境 42
3．4．1 導(dǎo)入程序 43
3．4．2 編譯 43
3．4．3 在線調(diào)試設(shè)置 43
3．4．4 下載 45
3．5 仿真器的安裝與使用 46
3．5．1 DAP Mini Wiggler 46
3．5．2 DAS 47
3．5．3 使用Memtool工具下載代碼 48
第4章 中央處理器 51
4．1 內(nèi)核簡(jiǎn)介 51
4．2 CPU組成 52
4．3 流水線 53
4．4 代碼尋址 54
4．5 數(shù)據(jù)尋址 54
4．5．1 短尋址模式 54
4．5．2 長(zhǎng)尋址模式 55
4．5．3 間接尋址模式 57
4．5．4 DSP尋址模式 58
4．5．5 系統(tǒng)堆棧 59
4．6 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理 60
4．7 DSP數(shù)據(jù)處理 61
4．7．1 MAC的體系架構(gòu) 62
4．7．2 CoREG尋址模式 63
4．7．3 CoMAC單元 65
4．7．4 其他MAC指令 68
4．7．5 MAC單元的使用方法 69
4．8 DSP功能的開發(fā)方法 70
4．8．1 全匯編開發(fā)DSP功能 70
4．8．2 C與匯編混合編程 71
4．8．3 內(nèi)聯(lián)函數(shù)編程 73
4．8．4 用庫(kù)編寫DSP函數(shù) 74
4．8．5 用C語(yǔ)言編程 75
4．8．6 建議 76
4．9 通用寄存器與常數(shù)寄存器 77
第5章 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 79
5．1 地址映射 79
5．2 程序存儲(chǔ)器 81
5．2．1 程序/數(shù)據(jù)SRAM（PSRAM） 81
5．2．2 非易失程序存儲(chǔ)器（Flash） 82
5．3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 83
5．3．1 雙端口RAM（DPRAM） 83
5．3．2 數(shù)據(jù)SRAM（DSRAM） 84
5．3．3 備用RAM（SBRAM） 84
5．3．4 標(biāo)記存儲(chǔ)器（MKMEM） 84
5．4 特殊功能寄存器/寄存器區(qū) 84
5．4．1 特殊功能寄存器 85
5．4．2 通用寄存器 85
5．4．3 PEC源指針和目的指針 86
5．5 IO區(qū) 86
5．6 外部存儲(chǔ)空間 87
5．7 保護(hù)機(jī)制 87
5．7．1 位保護(hù) 87
5．7．2 存儲(chǔ)器保護(hù)單元（MPU） 88
5．8 外部存儲(chǔ)器控制 88
5．8．1 特性歸納 89
5．8．2 概述 89
5．8．3 命名規(guī)則 89
5．8．4 時(shí)序描述 89
5．8．5 最快訪問(wèn)周期 92
5．8．6 地址窗 93
5．8．7 READY控制的總線周期 94
5．8．8 EBC空閑狀態(tài) 95
5．8．9 EBC的實(shí)現(xiàn) 96
5．9 實(shí)例：使用FLASH模擬
外部EEPROM 97
5．9．1 EEPROM驅(qū)動(dòng)介紹 98
5．9．2 EEPROM模擬算法 98
5．9．3 EEPROM驅(qū)動(dòng)函數(shù) 104
5．9．4 EEPROM仿真示范 107
5．9．5 示范程序 111
第6章 系統(tǒng)控制單元 114
6．1 電源系統(tǒng) 114
6．1．1 電壓看門狗（SWD） 115
6．1．2 監(jiān)控內(nèi)核域的電壓電平 115
6．1．3 供電系統(tǒng) 116
6．1．4 控制供電系統(tǒng) 117
6．2 復(fù)位控制 118
6．2．1 復(fù)位架構(gòu) 118
6．2．2 復(fù)位操作 119
6．2．3 復(fù)位請(qǐng)求觸發(fā)源 120
6．2．4 模塊復(fù)位行為 121
6．3 外部服務(wù)請(qǐng)求（ESR） 121
6．4 外部請(qǐng)求單元（ERU） 123
6．4．1 概述 123
6．4．2 ERU輸入連接 124
6．4．3 外部請(qǐng)求選擇單元（ERSx） 125
6．4．4 事件觸發(fā)邏輯（ETLx） 126
6．4．5 連接矩陣 127
6．4．6 輸出門控單元（OGUy） 127
6．5 時(shí)鐘系統(tǒng) 130
6．5．1 振蕩器 130
6．5．2 時(shí)鐘產(chǎn)生單元 131
6．5．3 PLL 132
6．5．4 時(shí)鐘源控制 133
6．5．5 外部時(shí)鐘輸出 135
6．6 看門狗定時(shí)器 137
6．6．1 功能描述 137
6．6．2 WDT定時(shí)器重載 140
6．7 SCU中斷產(chǎn)生 140
6．7．1 中斷支持 141
6．7．2 SCU中斷請(qǐng)求源 141
6．8 低功耗模式 141
6．8．1 功率節(jié)約模式（空閑模式） 142
6．8．2 其他降低功耗的方法 142
6．9 CSTART．c文件 143
6．10 啟動(dòng)設(shè)置 144
6．10．1 啟動(dòng)選擇 144
第7章 并行端口 146
7．1 一般描述 146
7．1．1 基本端口操作 146
7．1．2 輸入級(jí)控制 146
7．1．3 輸出驅(qū)動(dòng)控制 147
7．2 端口寄存器描述 148
7．2．1 引出端驅(qū)動(dòng)控制 148
7．2．2 端口輸出寄存器 150
7．2．3 端口輸出修改寄存器 150
7．2．4 端口輸入寄存器 151
7．2．5 端口輸入/輸出控制寄存器 151
7．2．6 端口數(shù)字輸入禁用寄存器 152
7．3 端口描述 152
7．3．1 P0口 152
7．3．2 P1口 153
7．3．3 P2口 153
7．3．4 P4口 153
7．3．5 P5口 154
7．3．6 P6口 154
7．3．7 P7口 154
7．3．8 P10口 154
7．3．9 P15口 155
7．4 引腳描述 155
7．5 專用引腳 155
7．6 實(shí)例：閃爍的LED燈 156
7．6．1 DAvE配置 156
7．6．2 添加用戶代碼 157
第8章 中斷與異常情況控制 158
8．1 簡(jiǎn)介 158
8．2 中斷仲裁 159
8．3 中斷控制 160
8．3．1 中斷優(yōu)先級(jí)與組優(yōu)先級(jí) 161
8．3．2 寄存器PSW的全局中斷控制
功能 161
8．3．3 可選的中斷禁止 162
8．3．4 中斷類管理 162
8．4 中斷向量表 163
8．5 中斷跳轉(zhuǎn)表緩存 164
8．6 CPU狀態(tài)保存 164
8．7 CPU上下文切換 165
8．8 快速寄存器組切換 165
8．9 實(shí)例：使用中斷向量表和跳轉(zhuǎn)表
緩存 166
8．10 強(qiáng)制中斷功能 167
8．10．1 軟件強(qiáng)制中斷 167
8．10．2 硬件強(qiáng)制中斷 168
8．11 外圍事件控制器 171
8．11．1 PEC源和目的指針 171
8．11．2 功能控制 172
8．11．3 通道分配 174
8．12 外部中斷 174
8．12．1 外部請(qǐng)求單元 175
8．12．2 使用外設(shè)引腳 175
8．13 OCDS請(qǐng)求 175
8．14 中斷節(jié)點(diǎn) 176
8．14．1 物理中斷節(jié)點(diǎn) 176
8．14．2 中斷節(jié)點(diǎn)共享 178
8．15 實(shí)例：PEC 的使用 179
8．15．1 定時(shí)器GPT配置 179
8．15．2 中斷控制器Interrupt配置 181
8．15．3 IO口配置 182
8．15．4 添加用戶代碼 182
第9章 通用定時(shí)器單元 184
9．1 簡(jiǎn)介 184
9．2 定時(shí)器模塊GPT1 184
9．2．1 定時(shí)器T3運(yùn)行控制 185
9．2．2 GPT1輔助定時(shí)器T2/T4
的控制 190
9．2．3 GPT1定時(shí)器的中斷控制 194
9．2．4 GPT1時(shí)鐘信號(hào)控制 194
9．3 定時(shí)器模塊GPT2 195
9．3．1 GPT2核心定時(shí)器T6
的控制 196
9．3．2 GPT2輔助定時(shí)器T5
的控制 198
9．3．3 GPT2寄存器CAPREL工作
模式 200
9．3．4 GPT2時(shí)鐘信號(hào)控制 203
9．3．5 GPT2定時(shí)器和CAPREL的
中斷控制 204
9．4 GPT模塊接口 204
9．5 實(shí)例：LED燈周期閃爍 205
9．5．1 定時(shí)器配置 205
9．5．2 IO配置 207
9．5．3 添加用戶代碼 207
第10章 通用串行接口通道 209
10．1 簡(jiǎn)介 209
10．1．1 特性概述 209
10．1．2 通道結(jié)構(gòu) 210
10．1．3 波特率發(fā)生器 210
10．1．4 通道事件和中斷 211
10．1．5 基本的數(shù)據(jù)緩存結(jié)構(gòu) 211
10．1．6 FIFO緩存結(jié)構(gòu) 212
10．2 操作USIC 212
10．2．1 寄存器概述 212
10．2．2 操作USIC通信通道 213
10．2．3 操作輸入級(jí) 215
10．2．4 操作發(fā)送數(shù)據(jù)通路 217
10．2．5 操作接收數(shù)據(jù)通路 220
10．2．6 操作FIFO數(shù)據(jù)緩存 221
10．3 異步串行通道（ASC） 224
10．3．1 信號(hào)描述 224
10．3．2 幀格式 225
10．3．3 操作ASC 227
10．3．4 硬件LIN支持 232
10．3．5 使用DavE進(jìn)行ASC配置 233
10．4 同步串行通道（SSC） 235
10．4．1 信號(hào)描述 235
10．4．2 操作SSC 239
10．4．3 主控模式下操作SSC 241
10．4．4 從控模式下操作SSC 245
10．4．5 使用DavE進(jìn)行SSC配置 246
10．5 IIC總線協(xié)議（IIC） 248
10．5．1 簡(jiǎn)介 248
10．5．2 操作IIC 251
10．5．3 數(shù)據(jù)流處理 255
10．5．4 使用DavE進(jìn)行IIC配置 258
10．6 實(shí)例：通用串行口使用 259
10．6．1 USIC0配置 259
10．6．2 USIC1配置 261
10．6．3 USIC2配置 262
10．6．4 添加代碼 263
第11章 捕獲/比較單元CCU6 265
11．1 簡(jiǎn)介 265
11．1．1 功能總覽 265
11．1．2 結(jié)構(gòu)框圖 266
11．1．3 寄存器概述 266
11．2 定時(shí)器T12 267
11．2．1 功能簡(jiǎn)介 267
11．2．2 時(shí)鐘選擇 268
11．2．3 計(jì)數(shù)模式 269
11．2．4 比較模式 271
11．2．5 通道狀態(tài)位 273
11．2．6 類磁滯控制模式 275
11．2．7 比較模式輸出路徑 275
11．2．8 死區(qū)時(shí)間的產(chǎn)生 275
11．2．9 捕獲模式 280
11．2．10 實(shí)例：產(chǎn)生6路PWM
信號(hào) 283
11．2．11 實(shí)例：產(chǎn)生SPWM信號(hào) 286
11．3 定時(shí)器T13 291
11．3．1 功能簡(jiǎn)介 291
11．3．2 時(shí)鐘選擇 292
11．3．3 計(jì)數(shù)模式 293
11．3．4 事件同步模式 293
11．3．5 比較模式 294
11．3．6 比較模式輸出路徑 295
11．3．7 映射寄存器傳送 297
11．3．8 實(shí)例：多通道模式調(diào)制 297
11．4 中斷結(jié)構(gòu) 300
11．5 強(qiáng)制中斷處理 302
11．6 多通道模式 304
11．7 霍爾傳感器模式 305
11．7．1 霍爾序列評(píng)估 305
11．7．2 霍爾序列比較邏輯 306
11．7．3 霍爾模式標(biāo)志位 307
11．7．4 實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)控制
的霍爾模式 308
11．8 一般模塊操作 312
第12章 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 314
12．1 特性簡(jiǎn)介 314
12．1．1 功能總覽 314
12．1．2 結(jié)構(gòu)特性 315
12．1．3 內(nèi)核結(jié)構(gòu) 315
12．2 ADC模塊的時(shí)鐘方案 316
12．3 請(qǐng)求源仲裁器 317
12．4 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)模式 319
12．5 順序請(qǐng)求源處理 320
12．5．1 順序轉(zhuǎn)換執(zhí)行的操作 321
12．5．2 順序請(qǐng)求源的使用 322
12．5．3 請(qǐng)求源事件和中斷 323
12．5．4 實(shí)例：順序請(qǐng)求源處理 324
12．6 掃描請(qǐng)求源處理 327
12．6．1 掃描轉(zhuǎn)換執(zhí)行的操作 327
12．6．2 掃描請(qǐng)求源的使用 328
12．6．3 請(qǐng)求源事件和中斷 329
12．6．4 實(shí)例：掃描請(qǐng)求處理 330
12．7 轉(zhuǎn)換結(jié)果處理 333
12．7．1 數(shù)據(jù)壓縮濾波 333
12．7．2 結(jié)果保存 334
12．7．3 等待讀取模式 335
12．7．4 結(jié)果事件中斷 335
12．7．5 結(jié)果FIFO緩存 335
12．7．6 結(jié)果寄存器配置 336
12．7．7 實(shí)例：轉(zhuǎn)換結(jié)果處理 337
12．8 通道相關(guān)功能 341
12．8．1 輸入組 342
12．8．2 參考選擇 343
12．8．3 替換特性 343
12．8．4 邊界檢查 344
12．8．5 通道事件中斷 345
12．9 附加特性 346
12．9．1 外部復(fù)用器控制 346
12．9．2 支持并行采樣的同步轉(zhuǎn)換 347
12．9．3 等間隔采樣 348
12．9．4 斷線檢測(cè) 348
12．10 XE164FN中ADC的實(shí)現(xiàn) 348
12．10．1 模擬信號(hào)的連接 348
12．10．2 數(shù)字信號(hào)的連接 350
12．11 實(shí)例：ADC與CCU6的同步
采樣 350
第13章 捕獲/比較單元――CAPCOM2 359
13．1 簡(jiǎn)介 359
13．1．1 模塊結(jié)構(gòu) 359
13．1．2 寄存器概覽 360
13．2 CC2定時(shí)器 361
13．2．1 定時(shí)器模式時(shí)鐘 362
13．2．2 計(jì)數(shù)器模式 362
13．2．3 定時(shí)器溢出和重載 363
13．2．4 定時(shí)器中斷 364
13．3 捕獲/比較通道 364
13．4 捕獲模式 365
13．5 比較模式操作 366
13．5．1 比較模式0 367
13．5．2 比較模式1 367
13．5．3 舉例：比較模式0和1
的時(shí)序 367
13．5．4 比較模式2 368
13．5．5 比較模式3 368
13．5．6 舉例：比較模式2和3
的時(shí)序 369
13．6 雙寄存器比較模式 371
13．7 CAPCOM中斷 372
13．8 比較輸出信號(hào)的產(chǎn)生 372
13．9 單次事件操作 373
13．10 交錯(cuò)和非交錯(cuò)操作 373
13．11 模塊實(shí)現(xiàn) 376
13．11．1 內(nèi)部連接 377
13．11．2 外部連接 377
13．12 實(shí)例 377
13．12．1 實(shí)例1：通過(guò)CC2定時(shí)器
模式閃爍LED 377
13．12．2 實(shí)例2：通過(guò)CC2雙寄存器比較
模式產(chǎn)生PWM信號(hào) 381
第14章 控制器局域網(wǎng)絡(luò)（MultiCAN）
控制器 387
14．1 特性概述 387
14．2 模塊結(jié)構(gòu) 388
14．3 節(jié)點(diǎn)控制 389
14．3．1 CAN幀計(jì)數(shù)器 390
14．3．2 CAN節(jié)點(diǎn)分析模式 390
14．3．3 CAN錯(cuò)誤處理 393
14．3．4 節(jié)點(diǎn)波特率設(shè)置 393
14．4 報(bào)文對(duì)象 395
14．4．1 報(bào)文對(duì)象列表結(jié)構(gòu) 395
14．4．2 報(bào)文對(duì)象功能 401
14．4．3 報(bào)文對(duì)象FIFO結(jié)構(gòu) 403
14．4．4 網(wǎng)關(guān)模式 405
14．4．5 外來(lái)遠(yuǎn)程請(qǐng)求 407
14．5 CAN中斷 407
14．5．1 中斷結(jié)構(gòu) 407
14．5．2 CAN節(jié)點(diǎn)中斷 408
14．5．3 報(bào)文對(duì)象中斷 409
14．5．4 報(bào)文掛起 409
14．6 實(shí)例 411
14．6．1 實(shí)例1：回環(huán)模式 411
14．6．2 實(shí)例2：外部收發(fā)設(shè)置 415
第15章 基于XE164FN的最小系統(tǒng)硬件
開發(fā)平臺(tái) 420
15．1 硬件開發(fā)平臺(tái)結(jié)構(gòu)及功能 420
15．2 XE164FN評(píng)估板 420
15．2．1 系統(tǒng)組成 420
15．2．2 微控制器 421
15．2．3 電源和指示燈 421
15．2．4 復(fù)位電路 422
15．2．5 時(shí)鐘信號(hào) 422
15．2．6 啟動(dòng)配置 422
15．2．7 調(diào)試接口OCDS 422
15．2．8 通信電路 423
15．2．9 PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 423
15．3 XE164FN轉(zhuǎn)接板 425
15．3．1 系統(tǒng)組成 425
15．3．2 信號(hào)處理電路 426
15．3．3 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 427
15．4 低壓電機(jī)功率板 428
15．4．1 系統(tǒng)組成 428
15．4．2 驅(qū)動(dòng)芯片 429
15．4．3 電源和指示燈 429
15．4．4 電流傳感器 429
第16章 基于XE164FN的永磁同步
電動(dòng)機(jī)控制 431
16．1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型 431
16．1．1 磁鏈方程 431
16．1．2 電壓方程 432
16．1．3 轉(zhuǎn)矩方程 432
16．1．4 運(yùn)動(dòng)方程 432
16．2 矢量控制及坐標(biāo)系變換 432
16．2．1 簡(jiǎn)介 432
16．2．2 坐標(biāo)變換 433
16．2．3 空間矢量調(diào)制（SVPWM）
算法實(shí)現(xiàn) 435
16．3 使用XE164FN實(shí)現(xiàn)PMSM的矢量
控制 441
16．3．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 441
16．3．2 外設(shè)配置 441
16．3．3 模塊設(shè)計(jì) 449
16．3．4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 455
參考文獻(xiàn) 459