单片机

简介

音频系统应用可能会产生与实时系统相关的典型生产者-消费者问题。时序约束包括延迟时间、采样率、采样周期和实时响应。为了解决音频时间难题，应用通常使用“乒乓”（Ping-Pong）数据缓冲法。“乒乓”法使用两个缓冲区：一个缓冲区从源读取数据，另一个缓冲区将数据提交到目标。提交到目标后，两个缓冲区的角色互换。“乒乓”法通过修改指向缓冲区的索引（指针）来实现。

简介

近年来，电机控制行业一直致力于为各种应用设计高能效的电机控制驱动。消费者对更高电能质量标准的需求推动了这一趋势。通过实现功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）可以增强电能质量，使用无传感器磁场定向控制（Field Oriented Control，FOC）可以实现对电机的高效控制。家电行业通常需要以低成本实现这些算法。这可以通过在单个单片机中集成PFC和无传感器FOC算法实现。Microchip的32位单片机具有充足的计算和外设资源，能够在单个单片机上支持PFC和无传感器FOC。

本应用笔记介绍了集成这两个复杂应用的过程：PFC和无传感器FOC。这些应用在永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）上实现。此外，本应用笔记还介绍了算法的集成，列出了必要的硬件要求，并且提供了优化开发过程的指导方针。

简介

Microchip PIC32CZ CA70/GC70系列器件是基于Arm® Cortex®-M7处理器的高性能、高能效嵌入式MCU。

模数转换器（Analog-to-digital converters，ADC）将模拟测量值（真实世界中大多数现象的特征）转换为数字格式，用于信息处理、计算、数据传输和控制系统。

本应用笔记旨在提出一种使用数字处理（包括平均值和校准寄存器）实现失调和增益校准的方法。此外，还提出了生成用于校准的模拟电压的有效方式。

一、单片机上拉电阻的选择

大家可以看到复位电路中电阻R1=10k时RST是高电平，而当R1=50时RST为低电平，很明显R1=10k时是错误的，单片机一直处在复位状态时根本无法工作。出现这样的原因是由于RST引脚内含三极管，即便在截止状态时也会有少量截止电流，当R取的非常大时，微弱的截止电流通过就产生了高电平。

二、LED串联电阻的计算问题

通常红色贴片LED：电压1.6V-2.4V，电流2-20mA，在2-5mA亮度有所变化，5mA以上亮度基本无变化。

PWM是Pulse Width Modulation的缩写，它的中文名字是脉冲宽度调制，一种说法是它利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种有效的技术，其实就是使用数字信号达到一个模拟信号的效果。这是个什么概念呢？我们一步步来介绍。

首先从它的名字来看，脉冲宽度调制，就是改变脉冲宽度来实现不同的效果。我们先来看三组不同的脉冲信号，如图所示。

今天，首先学习单片机的基本构成和工作原理，以及外围功能电路，然后，挑战一个实际单片机的运行。

单片机是控制电子产品的大脑

现如今，我们生活中的许多电器都使用了单片机。例如：手机、电视机、冰箱、洗衣机、以及按下开关，LED就闪烁的儿童玩具。那么，单片机在这些电器中究竟做了些什么呢？

单片机是这些电器动作的关键，是指挥硬件运行的。例如：接收按钮或按键的输入信号，按照事先编好的程序，指挥马达和LCD的外围功能电路动作。

那么，单片机是如何构成的呢？如图1所示。

单片机是由CPU、内存、外围功能等部分组成的。如果将单片机比作人，那么CPU是负责思考的，内存是负责记忆的，外围功能相当于视觉的感官系统及控制手脚动作的神经系统。

复位电路的工作原理

在书本上有介绍，51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2us就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。

开机的时候为什么为复位

在电路图中，电容的的大小是10uf，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。也就是说在电脑启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。所以在0.1S内，RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。

按键按下的时候为什么会复位

简介

同步串行控制器（Synchronous Serial Controller，SSC）是一种串行同步通信模块，可用于 Microchip 32 位 ARM Cortex?-M3、Cortex?-M4 和 Cortex?-M7 系列单片机（MCU）。SSC 支持音频和电信应用中常用的多个同步通信协议，如 I2S（Inter-IC Sound，集成电路内置音频）、短帧同步和长帧同步。SSC 具有独立的发送器和接收器模块以及通用的时钟分频器模块。SSC 接口使用数据、时钟和帧同步信号进行发送和接收。

SSC 与 DMA 一起使用时可在没有处理器干预的情况下进行连续的高速率数据传输，通常用于通过 I2S接口连接的音频应用。

本文主要参考自《MICROCONTROLLER DESIGN GUIDELINES FOR ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY》，此文虽然写在多年前，不过有很多很现实的参考意义。另外别的IC厂商也有很多的参考文档，如果大家有兴趣可以参考一下。题外话，写这个话题主要是去剖析模块内部主要的干扰源和敏感器件，通过这些主要的东西的设计来慢慢体会模块的EMC设计，不过难免有些一鳞半爪之嫌，积累多了可能未来在设计电路的时候在前期就很容易把问题考虑周到和细致。

1、单片机的工作频率

1.1、单片机的设计应根据客户的需求来选择较低的工作频率

首先介绍一下这样做的优点：采用低的晶振和总线频率使得我们可以选择较小的单片机满足时序的要求，这样单片机的工作电流可以变得更低，最重要的是VDD到VSS的电流峰值会更小。

当然我们这里需要做一个妥协，因为客户的要求可能是兼容的和平台化的（目前汽车电子的发展趋势就是平台化），选择较高的工作频率可以兼容更多的平台，也方便以后升级和扩展，因此要选择一个较低的可以接受的工作频率。

技巧十一：5V→3.3V有源钳位

使用二极管钳位有一个问题，即它将向 3.3V 电源注入电流。在具有高电流 5V 输出且轻载 3.3V 电源轨的设计中，这种电流注入可能会使 3.3V 电源电压超过 3.3V。为了避免这个问题，可以用一个三极管来替代，三极管使过量的输出驱动电流流向地，而不是 3.3V 电源。设计的电路如图 11-1 所示。