PICl6C78系列混合信号嵌入式芯片的原理和应用

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:499

在对嵌入式系统的体积、耗电、集成度等指标要求越来越高的今天，仅仅有带ad变换电路的mcu已经越来越难以处理外围的其他模拟电路。据此，相继有一些mcu制造商推出了混合了模拟电路的mcu，为设计者提供了新的选择。微芯(microchip)公司的picl6c78x系列即为其中的一种8位mcu，该电路集成了通用运算放大器、8位dac变换器、8位adc变换器、可编程开关模式控制器(psmc)、比较器和精密参考电压于20脚的芯片内。同时具有用户可编程的低电压检测、内部振荡器、节电睡眠模式和在线编程的功能。

集成了上述模拟电路的混合式芯片具有广泛的应用，特别适合需要作闭环控制的场合。例如在电源开关控制系统的设计中，psmc可以作开关的切换控制，dac作电压指示，adc、运放和比较器则用作系统监测和稳定性和动态特性的控制。

本文对picl6c78系列电路的内部模拟电路资源和所用的指令等做一介绍，同时给出典型的应用实例。

1 picl6c78系列芯片的内部结构

picl6c78系列芯片有781和782两种。两者均有128b的用户ram，最高可在20mhz振荡频率下工作，有16个i／o口，4mhz内部振荡器，1个16位定时器和1个8位定时器／看门狗定时器。所不同的是16c781有1024x14位的otp程序存储器，而16c782有2048x14位。图1为781和782的内部结构和引脚定义，两者均有pdip，soic和ssop等多种封装形式，并有otp和mtp编程芯片供选择。

1．1 microcontroller 一微控制器

他是一个8位的控制器。除了有通常pic系列单机所有的功能外，他还具有reset和监视功能。reset又包括主复位和掉电复位。其中主复位又包括内部和外部(ra5)复位；掉电复位有4个电压设置点。监视功能包括看门狗定时器和eprom代码保护。

1．2 votage refference 一参考电压(vr)

在25℃，5v条件下，他可以精确到3．072v±0．7％，内部连接到adc和dac。也可在引脚rb0输出(具有5mv拉电流／灌电流能力)。

1．3 adc一模数转换器

adc具有8位分辨率，8个外部输入通道(an7：0)，2个内部输入通道(来自vr和数模输出电压vdac)，参考电压可以来自片脚avdd，v，vr或vdac。转换完成后自动触发中断服务。本模块即使在sleep模式下也可实现转换。

1．4 oscillator一振荡器

可以使用标准的lp，xt，hs和rc振荡器，其中内部intrc振荡器可以选择4mhz或37khz两种频率中的一种。

1．5 pamp一运算放大器

此模块的漏电流输入仅为50na，有3 mhz和30khz两种增益带宽乘积供选择，偏置电压校准有两种模式vos~200μv或选择到dac调节输出电压。他还可以选择为比较器模式。 1．6 comparator一比较器

picl6c78x中集成了2个模拟比较器c1和c2，具有四通道输人选择、低输入偏置电压和2个速度设置属性。c1的参考源可选择为vdac和vrefl(ra3)，c2可选为vdac和vref2(ra2)。比较器具有单极性和双极性两种可编程输出极性，输出到寄存器。可以对比较器单独进行中断设置，其中c2输出可同步到timerl时钟。

1．7 psmc一可编程开关模式控制器

psmc具有pwm(脉冲宽度调制)和psm(脉冲间隔调制)两种脉冲模式(可编程的开关频率32．5～250khz)供选择。在pwm模式下，模拟反馈决定脉冲宽度。在psm模式下，可以提供模拟反馈门控脉冲；脉冲频率是可编程的；输出可以选择单输出或互补双输出，也可选斜率补偿输出。

1．8 dac一数模转换器

dac具有8位分辨率，其输出可以通过编程在内部连接到比较器和adc。当选择外部输出时vdac在rbl输出(1ma输出／吸收能力)，他的参考源可以来自avdd，vrefl或vr，转换时间为10μs，转换误差(inl／dnl)小于1／2lsb。

除了上述内部资源，本系列芯片内还包括标准的timer0，增强的timerl模块，可编程低电压检测。标准的timer0可读写8位定时器／计数器，可选8位预分频(和wdt共享)，在ra4上的可选外部时钟输入，可以进行定时器溢出中断。增强的timerl模块带4位预分频的16位定时器／计数器，可选择同步和异步时钟模式，外部时钟输入在ra6上的t1ckl，外部时钟控制，在rb7上的t1g，当cpu在intrc模式下可选cpu lp振荡器，可设定定时器溢出中断。可编程低电压检测具有11个电压等级(2．5～4．5v)，可使用中断或查询方式得到电压等级值。

2 picl6c78x的应用

2．1 指令、仿真和编程下载

和其他pic的mcu一样，该系列芯片采用精简指令系统risc，共使用35条单字指令。除了程序分支需要两个周期外，其余的指令均为单周期，每条指令的执行时间最快可达200ns。

该系列单片机可以用mplab编程和仿真。mplab是廉价的pic系列单