Atmel представила AVR-микроконтроллеры для управления автомобильными электродвигателями

В связи с возрастанием потребности в электродвигателях внутри автомобилей их производители вынуждены искать более компактные и легкие электродвигатели с более высоким моментом, чем у коллекторных электродвигателей. В настоящее время осуществляется переход на использование БК ЭПТ, которые для прецизионного управления частотой вращения и вращающим моментом требуют разработки более интеллектуальных электронных устройств. Кроме того, такие устройства должны быть способны выдерживать действие высоких температур, которая, например, под капотом может достигать 150°С.

ATmega16M1 и ATmega32M1 представляют собой высокоинтегрированные решения для реализации устройств управления электродвигателями с возможностями связи по шине CAN и LIN. В результате сотрудничества с компанией Vector (лидирующий производитель программных инструментальных средств и программных компонентов для автомобильных сетей) доступно завершенное аппаратно-программное решение для передачи данных.

Микроконтроллеры могут использоваться для управления электродвигателями стеклоподъемников, электроусилителей рулевого управления и тормоза, систем вентиляции и охлаждения, и раздвижных дверей. Наконец, на их основе могут реализовываться устройства управления впрыском и турбонаддувом, в которых температура может превышать 125°С (обычно 150°С).

Будучи выполненными на основе 8-битной RISC-архитектуры AVR, микроконтроллеры ATmega16M1 и ATmega32M1 интегрируют весь базовый набор периферийных устройств, необходимых для реализации сложных алгоритмов, в т.ч. 10-битный АЦП с дифференциальным входным усилительным каскадом (поддерживает возможность программирования усиления), аналоговые компараторы с выборочными порогами срабатывания и функция генерации прерываний по изменению состоянию на любом из выводов. В состав микроконтроллера входят все необходимые элементы для управления БК ЭПТ.

Для управления электродвигателем без датчиков положения в состав микроконтроллеров ATmega16M1 и ATmega32M1 интегрирован компаратор с неинвертирующим и инвертирующим входами, что позволяет исключить внешние активные компоненты. Всего для измерения обратной ЭДС предусмотрено три отдельных компаратора. Еще один дополнительный компаратор может использоваться для выявления токовой перегрузки. Его порог срабатывания может задаваться с помощью встроенного ЦАП или любым внешним ИОН. Собственно управление электродвигателем реализует встроенный контроллер силового каскада (PSC). Контроллер поддерживает синхронизацию частотой до 64 МГц и генерирует 12-битные ШИМ-сигналы на 3 парах противофазных выходов, предназначенных для управления тремя полумостами. Максимальная частота ШИМ-сигналов с разрешающей способностью управления напряжением 1/1000 составляет 64 кГц. На аппаратном уровне поддерживается возможность обнаружения аварийной ситуации и автоматического незамедлительного перевода электродвигателя в безопасное положение.

Для реализации драйверов PSC необходимо около 2 кбайт флэш-памяти (и 20 байт статического ОЗУ). Вся программа управления БК ЭПТ с датчиками положения занимает в флэш-памяти около 2.7 кбайт (и требует около 350 байт статического ОЗУ). Программа управления БК ЭПТ без датчиков положения занимает около 3 кбайт флэш-памяти и требует 300 байт статического ОЗУ. За счет интегрирования на аппаратном уровне операций шины LIN, размер программы для управления LIN-связью снижен до 1 кбайт. Для реализации функций передачи данных по шине CAN потребуется еще 16…24 кбайт флэш-памяти. Для применений, которые требуют еще большего объема памяти, в конце 2008 года будет выпущена 64 килобайтная версия микроконтроллера.

ATmega16M1 и ATmega32M1 обладают уникальным набором особенностей, который обеспечивает безопасное и надежное управление любым БК ЭПТ с помощью соответствующих драйверного каскада и силовых элементов. Благодаря интегрированию контроллера силового каскада и аналоговых элементов генерируется ограниченное число прерываний, что снижает размер кода программы и улучшает реально-временные характеристики устройства управления.

Драйверы CAN и LIN компании Vector. "Одним из критичных требований к использованию встраиваемых процессоров в автомобильной электронике является доступность эффективных коммуникационных стеков CAN и LIN с хорошей технической поддержкой," - заявил директор по маркетингу компонентов для автомобильных применений подразделения микроконтроллеров компании Майкл Пасмард. -"Доступность драйверов CAN и LIN компании Vector будет способствовать более широкому распространению микроконтроллеров ATmega16/32M1 на автомобильном рынке". Данные драйверы будут поддерживать коммуникационные пакеты всех автомобильных OEM компаний. Доступны не только CAN и LIN драйверы, но и связанные с ними конфигурационные и генерирующие инструментальные средства. По запросу доступны специфические коммуникационные пакеты для CAN шины, в т.ч. управление сетью, транспортный протокол, диагностика и взаимодействующие слои. По запросу также доступны LIN коммуникационные пакеты, которые поддерживают все разновидности протокола для ведущей или подчиненной конфигурации, в т.ч. транспортный и/или диагностические слои.

Для разработки и отладки программного кода доступны бесплатная интегрированная среда для проектирования AVR Studio®, которая с помощью адаптера AVR JTAGICE mkII обеспечивает доступ к встроенной в микроконтроллеры отладочной системе. Для начала проектирования доступны стартовые наборы STK®524 и STK600. Также доступен оценочный набор AVRMC320, демонстрирующий пример реализации устройства управления электродвигателем.

Доступны версии микроконтроллеров с ограниченными возможностями: ATmega32C1 - без PSC, ориентированные на CAN и LIN применения. Образцы ATmega32M1 и ATmega32C1 доступны в настоящее время. Они поставляются в 32-выводных корпусах QFP/QFN. ATmega32C1, ATmega16M1 и ATmega32M1 проходят испытания на работоспособность при температурах 125°С и 150°С и в производственных количествах будут доступны в августе 2008 г. Микроконтроллер ATmega64M1 с флэш-памятью размером 64 кбайт будет представлен в 3 квартале 2008 года.

Отличительные особенности:

• Высокопроизводительные маломощные 8-битные микроконтроллеры из семейства AVR
• Прогрессивная RISC-архитектура
  • Эффективный набор из 131 инструкции, большинство которых выполняются за один цикл синхронизации
  • 32 x 8 рабочих регистров общего назначения
  • Полностью статическая работа
  • Производительность до 1 MIPS/МГц
  • Встроенное двухтактное умножающее устройство
• Память данных и энергонезависимая память программ
  • 32кбайт/64кбайт внутрисистемно-программируемой флэш-памяти
    • Износостойкость: 10 тыс. циклов чтения/записи
  • Опциональный сектор загрузочного кода с отдельными битами защиты
  • Внутрисистемное программирование под управлением загрузочной программы
    • Действительная поддержка чтения во время записи
  • Внутрисистемно-программируемое ЭСППЗУ размером 1024/2048 байт
    • Износостойкость 50 тыс. циклов записи/стирания
• Программируемая защита флэш-памяти и ЭСППЗУ
• 2048/4096 байт внутреннего статического ОЗУ
• Встроенный отладочный интерфейс (debugWIRE)
• Особенности встроенных устройств ввода-вывода
  • Один 12-битный высокобыстродействующий контроллер силового каскада (PSC) (только для ATmega32/64M1)
    • Неперекрывающиеся противофазные ШИМ-выходы с конфигурируемой паузой неперекрытия
    • Программируемый коэффициент заполнения импульсов и частота
    • Синхронное обновление всех ШИМ-регистров
    • Функция автоматической остановки при аварийной ситуации
  • Один 8-битный таймер-счетчик общего назначения с отдельным предделителем, режимами сравнения и захвата
  • Один 16-битный таймер-счетчик общего назначения с отдельным предделителем, режимами сравнения и захвата
  • CAN 2.0A/B с 6 объектами сообщений
  • Контроллер LIN 2.1 и 1.3 или 8-битный УАПП
  • Один ведущий/подчиненный последовательный интерфейс SPI
  • 10-битный АЦП
    • До 11 несимметричных каналов и 3 полностью дифференциальных канала
    • Программируемый коэффициент усиления (5x, 10x, 20x, 40x) в каждом из дифференциальных каналов
    • Встроенный ИОН
    • Измерение напряжения питания
  • 10-битный ЦАП для реализации регулируемого ИОН (для компараторов, АЦП)
  • Четыре аналоговых компаратора с переменным порогом срабатывания
  • Источник тока 100 мкА ±2% (для идентификации LIN-узла)
  • Прерывание и возобновление работы по изменению состояния на выводах
  • Программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором
  • Встроенный датчик температуры
• Специальные функции микроконтроллера
  • Экономичные режимы работы: холостой ход (Idle), снижение шума (Noise Reduction) и отключение (Power Down)
  • Сброс при подаче питания и программируемая схема сброса при снижении напряжения питания
  • Внутрисистемное программирование через порт SPI
  • Высокоточный кварцевый генератор для шины CAN (16 МГц)
  • Встроенный калиброванный RC-генератор (8 МГц)
  • Встроенная схема ФАПЧ для высокочастотной синхронизации ШИМ-контроллера ( 32 МГц, 64 МГц) и ЦПУ (16 МГц)
• Рабочее напряжение: 2.7…5.5 В
• Расширенный рабочий температурный диапазон:
  • -40°C…+125°C
• Градации по быстродействию:
  • 0…8 МГц/2.7…4.5 В
  • 0…16 МГц/4.5…5.5 В

Структурная схема:

Расположение выводов ATmega32/64M1 в корпусе TQFP32/QFN32 (7 х 7 мм):

Расположение выводов ATmega32/64C1 в корпусе TQFP32/QFN32 (7 х 7 мм):

Описание:

ATmega32/64/M1/C1 - маломощный 8-битный КМОП микроконтроллер, выполненный на основе RISC ЦПУ AVR. За счет выполнения большинства инструкций за один цикл синхронизации микроконтроллеры ATmega32/64/M1/C1 достигают производительности 1 MIPS/МГц, что предоставляет разработчику возможность оптимизации соотношения потребляемой мощности и быстродействия обработки.

Ядром AVR поддерживаются обширный набор инструкций и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра напрямую подключены к арифметико-логическому устройству (АЛУ), что позволяет указывать в одной инструкции два разных рабочих регистра и выполнять такую инструкцию за один цикл синхронизации. Результирующая архитектура обладает более высокой эффективностью выполнения программного кода и на порядок превосходит по быстродействию исполнения кода программы обычные CISC-микроконтроллеры.

Микроконтроллеры ATmega32/64/M1/C1 содержат 32/64 кбайт внутрисистемно-программируемой флэш-памяти с возможностями чтения во время записи, 1024/2048 байт ЭСППЗУ, 2048/4096 байт статического ОЗУ, 27 линий ввода-вывода общего назначения, 32 рабочих регистра общего назначения, один контроллер силового каскада электродвигателя, два конфигурируемых таймера-счетчика с режимами сравнения и ШИМ, один УАПП с аппаратным LIN-контроллером, 11-канальный 10-битный АЦП с двумя дифференциальными входными каскадами с программируемым усилением, 10-битный ЦАП, программируемый сторожевой таймер с отдельным внутренним генератором, последовательный порт SPI и встроенная отладочная система.

Микроконтроллеры могут быть программно переведены в один из четырех экономичных режимов работы. В режиме холостого хода (Idle) останавливается ЦПУ, но продолжают работу статическое ОЗУ, таймеры-счетчики, порты SPI, контроллер CAN, интерфейс LIN/УАПП и система прерываний. В режиме отключения (Power-down) сохраняется содержимое регистров, но останавливается генератор, запрещая работу все остальных функций микроконтроллера вплоть до следующего прерывания или аппаратного сброса. В режиме снижения шума АЦП (ADC Noise Reduction) останавливается ЦПУ и все модули ввода-вывода, за исключением АЦП, что позволяет минимизировать влияние цифрового шума на результат преобразования. В дежурном режиме (Standby) продолжает работу кварцевый генератор, а остальная часть микроконтроллера бездействует. Использование этого режима позволяет добиться очень быстрого возобновления нормального функционирования микроконтроллера.

Микроконтроллеры выпускаются по технологии высокоплотной энергонезависимой памяти. Встроенная флэш-память поддерживает возможность внутрисистемного перепрограммирования через последовательный интерфейс SPI, с помощью обычного программатора энергонезависимой памяти или под управлением встроенной загрузочной программы, исполняемой ядром AVR. Загрузочная программа может использовать любой интерфейс для загрузки кода программы в сектор прикладной программы флэш-памяти. Флэш-память допускает продолжение выполнения кода из загрузочного сектора во время обновления сектора прикладной программы, тем самым, добиваясь действительной поддержки возможности чтения во время записи. Объединение в одном кристалле 8-битного RISC ЦПУ и внутрисистемно-самопрограммируемой флэш-памяти делает микроконтроллеры ATmega32/64/M1/C1 универсальным и недорогим инструментом для разработки множества встраиваемых систем управления.

Микроконтроллеры ATmega32/64/M1/C1 поддерживаются полным набором программных и аппаратных средств для проектирования, в т.ч. Си-компиляторы, макроассемблеры, программные отладчики/симуляторы, внутрисхемные эмуляторы и оценочные наборы.

Информация для заказа:

(ATmega32M1 доступен только в виде инженерных образцов; испытания на соответствие автомобильным требованиям еще не завершены):

Реклама на сайте

Последние новости

[06/02/2019] Конференция в МГТУ им. Баумана «Технологии разработки и отладки сложных технических систем» 2019

[09/05/2018] Грандиозная майская распродажа на Gearbest!

[16/05/2017] С 15 по 17 мая в магазине Gearbest проходит грандиозный флэшсейл

[10/05/2017] Так что же такое Спиннер?

[05/12/2016] Новый Год и Рождество с GearBest!

[29/09/2016] Всемирный День Интернета на GearBest