TI公司的LM3S818工作頻率高達50MHz的的基于ARM ?皮質(zhì)?-M3控制器核的32位MCU，具有32位RISC性能，集成了64kB的閃存和8kB的SRAM，并具有實時工業(yè)連接，SSI / SPI控制器，和2個UART。LM3S818具有6個運動控制PWM輸出，用于位置監(jiān)視的正交編碼器以及低等待關(guān)斷的故障保護輸入。目標應(yīng)用在工廠自動化和控制，建筑物和家庭自動化，逐步馬達，無刷直流（ BLDC）馬達和交流感應(yīng)電動機。本文介紹了LM3S818主要特性，框圖，Stellaris?LM3S818 controlCARD模塊主要特性，布線，電路圖和模塊元件布局圖。

Stellaris?LM3S818微控制器基于ARM?Cortex?-M3控制器內(nèi)核，工作頻率高達50 MHz，帶有64 kB閃存和8 kB SRAM。LM3S818還具有實時工業(yè)連接性，帶有SSI / SPI控制器和2個UART。LM3S818微控制器還具有先進的運動控制功能，包括6個帶死區(qū)的運動控制PWM輸出，一個用于精確位置監(jiān)控的正交編碼器輸入以及一個用于低延遲停機的故障保護輸入。該微控制器還具有智能模擬功能，包括1個模擬比較器和6個通道的高精度10位模數(shù)轉(zhuǎn)換-能夠以每秒1M采樣的速度進行采樣。

LM3S818主要特性：

LM3S818微控制器包括以下產(chǎn)品功能：

■32位RISC性能

–針對小尺寸嵌入式

應(yīng)用進行了優(yōu)化的32位ARM?Cortex?-M3 v7M架構(gòu)

–系統(tǒng)計時器（SysTick），提供了簡單的24位寫時清除，遞減，自動包裝零計數(shù)器，具有靈活的控制機制

–兼容Thumb?的Thumb-2-only指令集處理器內(nèi)核，可實現(xiàn)高代碼密度

– 50 MHz操作

–硬件除法和單周期乘法

–集成嵌套矢量中斷控制器（NVIC）提供確定性的中斷

處理

–具有8個優(yōu)先級的26個中斷

–內(nèi)存保護單元（MPU），為受保護的操作系統(tǒng)功能提供特權(quán)模式

–未對齊的數(shù)據(jù)訪問，使數(shù)據(jù)能夠有效地打包到內(nèi)存中

–原子位操作（位帶），最大程度地利用了內(nèi)存，并簡化了外圍控制

ARM?Cortex?-M3處理器內(nèi)核

–緊湊型內(nèi)核。

– Thumb-2指令集，在通常與8位和16位設(shè)備關(guān)聯(lián)的存儲器大小中提供ARM內(nèi)核所期望的高性能；對于微控制器類應(yīng)用，通常在幾千字節(jié)的內(nèi)存范圍內(nèi)。

–通過哈佛體系結(jié)構(gòu)快速執(zhí)行應(yīng)用程序，該體系結(jié)構(gòu)具有用于指令和數(shù)據(jù)的獨立總線。

–異常中斷處理，通過在硬件中實施處理中斷所需的寄存器操作。

–確定性，快速的中斷處理：使用尾鏈時，始終為12個周期或僅6個周期

–內(nèi)存保護單元（MPU）為復(fù)雜的

應(yīng)用程序提供了特權(quán)操作模式。

–從ARM7?處理器系列的移植，以實現(xiàn)更好的性能和能效。

–功能齊全的調(diào)試解決方案

?串行線JTAG調(diào)試端口（SWJ-DP）

?閃存補丁和斷點（FPB）單元，用于實現(xiàn)斷點

?數(shù)據(jù)觀察點和觸發(fā)器（DWT）單元，用于實現(xiàn)觀察點，觸發(fā)資源和系統(tǒng)配置文件

?儀表跟蹤宏單元（ITM），用于支持printf樣式調(diào)試

?跟蹤端口接口單元（TPIU），用于橋接到跟蹤端口分析器

–針對單周期閃存使用進行了優(yōu)化

–三種具有時鐘門控的睡眠模式，以實現(xiàn)低功耗

–單周期乘法指令和硬件分頻

–原子操作

– ARM Thumb2 16/32位混合指令集

– 1.25 D MIPS / MHz

■JTAG

– IEEE 1149.1-1990兼容的測試訪問端口（TAP）控制器

–用于存儲JTAG指令的四位指令寄存器（IR）鏈

– IEEE標準指令：BYPASS，IDCODE，SAMPLE / PRELOAD，EXTEST和INTEST

– ARM附加指令：APACC， DPACC和ABORT

集成的ARM串行線調(diào)試（SWD）

■內(nèi)部存儲器

– 64 KB單周期閃存

?基于2 KB塊的用戶管理的閃存塊保護

?用戶管理的閃存數(shù)據(jù)編程

?用戶定義和管理的閃存保護塊

– 8 KB單周期SRAM

■GPIO

– 0-30 GPIO，取決于配置

–輸入配置中的5V容限

– GPIO中斷的可編程控制

?中斷生成屏蔽

?上升沿，下降沿或兩者兼有時觸發(fā)邊沿

?高或低電平時電平敏感

–通過地址線進行讀和寫操作中的位屏蔽

–可以啟動ADC采樣序列

–配置為數(shù)字輸入的引腳施密特觸發(fā)。

– GPIO焊盤配置的可編程控制

?弱上拉或下拉電阻器

?用于數(shù)字通信的2mA，4-mA和8-mA焊盤驅(qū)動

?用于8mA驅(qū)動的擺率控制

?漏極開路使能

?數(shù)字輸入使能

■通用計時器

–三個通用計時器模塊（GPTM），每個模塊都提供兩個16位計時器/計數(shù)器。每個GPTM可以配置為獨立運行：

?作為單個32位定時器

?作為一個32位實時時鐘（RTC）進行事件捕獲

?用于脈寬調(diào)制（PWM）

?觸發(fā)模數(shù)轉(zhuǎn)換

– 32位定時器模式

?可編程單次定時器

?可編程定期定時器

?使用外部32.768-KHz時鐘作為輸入時的實時時鐘

?控制器在調(diào)試過程中聲明CPU暫停標志時由用戶使能的失速

?ADC事件觸發(fā)

– 16位定時器模式

?具有8位通用定時器功能位預(yù)分頻器（僅適用于單觸發(fā)和周期模式

）

?可編程的單觸發(fā)定時器

?可編程的周期定時器

?控制器在調(diào)試過程中聲明CPU暫停標志時由用戶啟用的失速

?ADC事件觸發(fā)

– 16位輸入捕捉模式

?輸入邊沿計數(shù)捕獲

?輸入邊沿時間捕獲

– 16位PWM模式

?簡單的PWM模式，可通過軟件對PWM信號進行輸出反相

■符合ARM FiRM的看門狗定時器

–帶有可編程負載寄存器的32位遞減計數(shù)器

–帶有使能的獨立看門狗時鐘

–帶有中斷屏蔽的可編程中斷生成邏輯–具有

失控軟件的鎖定寄存器保護

–帶有啟用/禁用的復(fù)位生成邏輯

–當控制器在調(diào)試期間將CPU暫停標志置為有效時，由用戶啟用的失速

■ADC

–六個模擬輸入通道

–單端和差分輸入配置

片內(nèi)內(nèi)部溫度傳感器

–百萬采樣率/秒的采樣率

–靈活，可配置的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換

–四個可編程的樣本轉(zhuǎn)換序列，長度從1到8個條目，并具有

相應(yīng)的轉(zhuǎn)換結(jié)果FIFO

–靈活的觸發(fā)控制

?控制器（軟件）

?計時器

?模擬比較器

?PWM

?GPIO

–硬件平均多達64個樣本以提高精度

–轉(zhuǎn)換器使用一個內(nèi)部3V參考電壓

■UART

–兩個完全可編程的16C550型UART

–分離的16x8發(fā)送（TX）和接收（RX）FIFO，以減少CPU中斷服務(wù)的負載

–可編程的波特率發(fā)生器，允許速度高達3.125 Mbps

–可編程的FIFO長度，包括1字節(jié)的深度操作，提供常規(guī)的

雙緩沖接口

– 1 / 8、1 / 4、1 / 2、3 / 4和7/8的FIFO觸發(fā)電平

–用于啟動，停止和奇偶校驗的標準異步通信位

–斷線生成和檢測

–完全可編程的串行接口特性

?5、6、7或8個數(shù)據(jù)位

?偶，奇，奇或無奇偶校驗位的生成/檢測

?1或2個停止位的生成

■同步串行接口（SSI）

–主或從操作

–可編程時鐘比特率和預(yù)分頻

單獨的發(fā)送和接收FIFO，寬16位，深8個位置

–適用于Freescale SPI，MICROWIRE或Texas Instruments同步串行接口的可編程接口操作

–可編程的數(shù)據(jù)幀大小，范圍為4到16位

–用于診斷/調(diào)試測試的內(nèi)部環(huán)回測試模式

■模擬比較器

–一個集成的模擬比較器

–可配置為輸出以驅(qū)動輸出引腳，產(chǎn)生中斷或啟動ADC采樣序列

–比較外部引腳輸入到外部引腳輸入或內(nèi)部可編程參考電壓

–將測試電壓與以下任何一個電壓進行比較

?單個外部參考電壓

?共享的單個外部參考電壓

?共享的內(nèi)部參考電壓

■PWM

–三個PWM發(fā)生器模塊，每個模塊具有一個16位計數(shù)器，兩個PWM比較器，一個PWM信號發(fā)生器，一個死區(qū)發(fā)生器和一個中斷/ ADC觸發(fā)選擇器

–硬件中的一個故障輸入可促進低延遲關(guān)機

– 1個16位計數(shù)器

?以Down或Up / Down模式運行

?輸出頻率由16位負載值控制

?負載值更新可以同步

?產(chǎn)生零和負載值的輸出信號

–兩個PWM比較器

?比較器值更新可以同步

?在匹配時產(chǎn)生輸出信號

– PWM發(fā)生器

?輸出PWM信號是基于計數(shù)器和

PWM比較器輸出信號的結(jié)果而構(gòu)造的

?產(chǎn)生兩個獨立的PWM信號

死區(qū)發(fā)生器

?產(chǎn)生兩個具有可編程死區(qū)延遲的PWM信號，適合驅(qū)動

半H橋

?可以旁路，保持輸入PWM信號不變

–每個PWM輸出使能的靈活輸出控制塊PWM信號

?每個PWM信號的PWM輸出使能?每個PWM信號的

可選輸出反相（極性控制）

?每個PWM信號的可選故障處理

?PWM發(fā)生器模塊中

的計時器同步? PWM發(fā)生器中計時器/比較器更新的同步塊

?PWM發(fā)生器塊的中斷狀態(tài)摘要

–可以啟動ADC采樣序列

■QEI

–跟蹤編碼器位置的位置積分器

–使用內(nèi)置計時器進行速度捕獲

– QEI輸入的輸入頻率可能高達處理器頻率的1/4（例如，對于50 MHz系統(tǒng)為12.5 MHz）

–產(chǎn)生以下中斷：

?索引脈沖

?速度定時器到期

?方向改變

?正交錯誤檢測

■功率

–片上低壓降（LDO）穩(wěn)壓器，用戶可在2.25 V至2.75 V范圍內(nèi)對可編程輸出進行調(diào)節(jié)

–低控制器上的電源選項：睡眠和深度睡眠模式

–外設(shè)的低功耗選項：軟件控制各個外設(shè)的關(guān)閉

–用戶啟用的LDO非穩(wěn)壓電壓檢測和自動復(fù)位

–通過中斷或復(fù)位進行3.3V電源欠壓檢測和報告

■靈活的復(fù)位源

–上電復(fù)位（POR）

–復(fù)位引腳有效

–欠壓（BOR）檢測器系統(tǒng)掉電警報

–軟件復(fù)位

–看門狗定時器復(fù)位

–內(nèi)部低壓降（LDO）調(diào)節(jié)器輸出失調(diào)

■工業(yè)和擴展溫度48引腳符合RoHS的LQFP封裝

■工業(yè)和擴展溫度48引腳符合RoHS的QFN

LM3S818目標應(yīng)用程序包：

■工廠自動化和控制

■工業(yè)控制電源設(shè)備

■樓宇和家庭自動化

■步進電機

■無刷直流電動機

■交流感應(yīng)電動機

圖1。Stellaris LM3S818 MCU機箱圖

圖2。LM3S818控制器系統(tǒng)級插件

Stellaris?LM3S818 controlCARD模塊

Stellaris?LM3S818 controlCARD模塊是DIMM尺寸模塊，可以獨立使用，也可以與一系列底板一起使用，以加速評估和開發(fā)。

德州儀器（TI）提供了一系列用于電機和電源控制應(yīng)用的controlCARD基板。在多數(shù)情況下。這些都是作為完整套件提供的，包括controlCARD模塊和底板。Stellaris MDL-LM3S818CNCD是controlCARD陣容的一部分，該陣容包括用于C2000和MSP430設(shè)備的卡。

圖3。LM3S818 controlCARD的三相BLDC馬達模塊外形圖

LM3S818 controlCARD的模塊包括：

將LM3S818的controlCARD模塊試劑盒附帶以下：