1、dspic30f6010單片機的原理及應用隨著技術的進展以及規模的不斷擴大,工業等各應用領域對于核心芯片的要求越來越苛刻 因而,計算機芯片也朝著高速化 專業化 模塊化 功能化 低功耗 低工作等方向不斷地進展 更新公司的系列以其內置flash以及精簡命令集等技術特點成為中低檔8位單片機的主流產品,但是在一些復雜系統應用中,它仍存在一些缺陷和不足 為此,microchip公司新推出了dspic30f系列16位單片機 它是一種具有單片機和綜合功能的16位cpu,不但保留了單片機的基本性能 豐盛了外圍模塊,還兼具dsp的高速運算能力,是系統設計的最佳解決計劃之一 因為集多種功能于單一芯片,從而大大節約

2、了板空間 目前開發的dspic30f產品主要分為通用系列 電機控制和電源變換系列 系列等 其中dspic30f6010以其豐盛的外圍模塊 i/o接口 可支持多種電機控制等特點,廣泛應用于電機控制 控制等領域 該單片機在許多應用中優于32位控制器 dspic30f6010的主要特點有:flash程序空間容量大,外圍部件豐盛;強大的中斷能力,可靈便處理中斷;編程開發能力強大,可支持c編譯,并可便利地與pic系列單片機結合用法;強大的dsp演算能力,與其它dsp的命令集相比,dspic30f6010惟獨84個基本命令且多為單周期命令,從而大大簡化了編程效率;內嵌spi uart can等多種通訊模塊

3、,且具有適合于電機控制的8通道以及正交編碼接口器;內含10位高速a/d和16位深度結果緩沖區,有多種數據方式;可在睡眠方式下舉行轉換;同時具有多種時鐘模式;寬范圍工作電壓(2.5v5.5v),大大優于其它單片機的5v工作電壓和dsp的3.3v工作電壓2 dspic30f6010的結構特點2.1 cpu結構dspic30f6010采納改進型哈佛結構,cpu核具有24位寬命令字 dspic30f6010的硬件結構框圖1所示 它的pc指針為23位寬(最低位恒為“0”),可尋址4m×24位程序存儲器空間 除了跳轉 表格等命令外,全部的命令均在一個周期內完成 命令采納流水線操作方式,分為和ma

4、c等級命令,適合c編譯 dspic30f6010擁有16個16位工作寄存器(w0w15),可作為數據 地址或地址偏移量寄存器,其中w15還可作為call命令或中斷的軟件堆棧指針 dspic30f6010共有54個中斷源和8個不行屏蔽陷阱,每個中斷源有7個中斷優先級,可通過狀態寄存器舉行軟件編寫,故可靈便控制中斷,中斷控制器可支持5個外部中斷(int0int4)哀求dspic30f6010與pic單片機最大的區分在于其內嵌一個dsp高速引擎,從而提高了cpu核的運算能力 dsp引擎包括一個17×17乘法器 一個40位agu 兩個40位飽和累加器 一個40位雙向桶形移位器 dsp引擎的引

5、入可以便利單片機迅速 高效地舉行一些數據處理,以提高囫圇系統的實時性2.2 數據ram結構dspic30f6010的數據存儲器為16位寬,共32k字 圖2是囫圇數據存儲器映射圖,其中特別功能寄存器共2kb,地址為0x00000x07ff,主要包括cpu和外圍設備的控制或狀態寄存器 ram地址從0x8000開頭,分為x數據存儲器和y數據存儲器,可分開作為2個單獨的數據空間(相對于一些dsp命令而言),也可合并作為線性數據空間(相對于mcu命令而言) 每個存儲器都有自己的agu地址發生單元 雙源dsp操作的mac等級命令可對 x和y數據存儲器舉行操作,從而把數據空間分成兩部分以分離存放兩個操作數

6、mcu命令只能通過x存儲器的agu來尋址囫圇寄存器的數據空間,以便以w寄存器作為地址指針來舉行讀/寫操作 數據存儲器頂部的32kb數據可隨意映射到16k字程序空間中 dspic30f6010的大部分命令都能夠舉行數據存儲器的讀/寫 工作寄存器(數據)讀 程序存儲器讀3個操作 對于dsp命令,用w8和w9可執行x存儲器空間內的儲存器讀寫,若指向y存儲器,則返回“0”,假如指向未執行的地址,將產生錯誤的地址捕獲 同理,w10和w11作為y存儲器的地址指針 8kb的近似數據空間可以挺直通過工作寄存器命令形成的13位肯定地址來存取2.3 程序存儲器結構圖3所示的程序存儲器映射圖分為兩部分:用戶程序空間

7、和用戶配置空間 用戶程序空間包括復位矢量 中斷矢量表 程序存儲器和數據eeprom存儲器;配置空間包括一些設備配置寄存器以及器件的id位等&65377c指針最低位恒為“0”,增量為2拜訪4m×24位程序存儲器的辦法有三種,第一種是通過23位pc指針;其次種是通過特別的表格讀/寫命令(tblrdl tblwtl tblrdh和tblwth),第三種是通過psv操作模式(程序空間可見)把16k字程序空間頁面映射到數據存儲器地址空間的高32kbdspic30f6010的外圍模塊比pic豐盛許多 首先,通信模式增強了can模塊接口,其它通信模塊的數量也增強了,因而可適應大系統的設計需

8、求 第二,dspic30f6010有5個16位timer模塊,其中tmr2和tmr3 tmr4和tmr5可以分離組合成32位定時器,程序員可以挑選多種工作方式,例如16位/32位定時器 32位同步計時器 門控等模式 此外,dspic30f6010還增強了電機控制pwm模塊以及積分編碼模塊3 命令特點dspic30f系列單片機在增強了dsp功能后,其命令也惟獨84條,因此,和其它dsp相比,可大大簡化編程難度 dspic30f6010在命令上的主要特點有:(1)dspic30f6010的命令格式有別于pic單片機,它的格式為: 操作符 源操作數 目的操作數,此外還增強了許多三操作數命令;(2)d

9、spic30f6010為16位cpu,因而在命令操作上有字操作和字節操作兩種模式,可實現8位和16位操作;(3)dspic30f6010除了保留有pic單片機的大部分命令功能外,還增強了許多傳送 數學運算 規律運算命令;相比pic單片機,它的最大優點是增強了乘除法命令,因而可大大削減編程難度并優化程序 為了適應字操作,相應增強了減2 加2等命令;(4)增強了相應的dsp功能命令,如dsp命令 程序流命令等;(5)因為有多種堆棧形式,因而也就增強了不同形式的堆棧命令4 編程示例dspic30f6010可支持c編譯 匯編以及混合編譯等多種模式,用戶可按照自身能力挑選不同的編程方式4.1 c編譯ds

10、pic30f6010的編程模式基本上和及其它單片機或dsp的c編譯相像,下面以a/d采樣為例給出其編程應用,設計時需要注重的是:(1)寄存器必需大寫;(2) 挺直對某些位舉行操作時,可在該寄存器后加bits,如on1bits.adon=1;(3) 銘記先定義后用法的原則,調用的數學函數必需由編譯軟件庫函數所支持int main (void) ;主程序 portinitial();adinitial();adcon1bits.adon=1;adcon1bits.samp=1;delay();adcon1bits.samp=0; void portinitial() ;初始化i/o口trise=0

11、x0000;porte=0x0000;void adinitial() ;ad初始化子程序 adcon1=0x2208;adcon2=0x0000;adcon3=0x0000;adchs=0x0000;adcssl=0x0000;adpcfg=0x0000;ifs0bits.f=0;iec0bits.adie=1;void delay() ;延時子程序for (j=1000;-j;) continue4.2 混編技術在c語言中調用匯編語言時,只要在c匯編中定義一個extern型變量或函數并在其前面加一前綴( )即可 如在c程序中: extern void modulo(unsigned int *, unsigned int *, unsigned int);聲明函數類型 int main (void) modulo( array1, array2, prodlen-1);在c程序中調用 在匯編中調用:.global_modulo ;定義全局變量_modulo: .end5 結束語在某些應用場合,綜合了16位單片機和dsp功能的dspic30f器件要大大優于32位單片機,而且可降低成本,同時,c代碼效率也降低了對存儲器的需求,從而緩解了16位單片機和低端數字信號處理器dsp存在的性能差 因為它本身的dsp功能大大提高了運算和響應能力,因而提高了系統的實時性,可徹低