TI公司的LM3S818工作頻率高達(dá)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(shí)時(shí)工業(yè)連接，SSI / SPI控制器，和2個(gè)UART。LM3S818具有6個(gè)運(yùn)動(dòng)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(hù)輸入。目標(biāo)應(yīng)用在工廠自動(dòng)化和控制，建筑物和家庭自動(dòng)化，逐步馬達(dá)，無(wú)刷直流（ BLDC）馬達(dá)和交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。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(dá)50 MHz，帶有64 kB閃存和8 kB SRAM。LM3S818還具有實(shí)時(shí)工業(yè)連接性，帶有SSI / SPI控制器和2個(gè)UART。LM3S818微控制器還具有先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)控制功能，包括6個(gè)帶死區(qū)的運(yùn)動(dòng)控制PWM輸出，一個(gè)用于精確位置監(jiān)控的正交編碼器輸入以及一個(gè)用于低延遲停機(jī)的故障保護(hù)輸入。該微控制器還具有智能模擬功能，包括1個(gè)模擬比較器和6個(gè)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(jìn)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(duì)小尺寸嵌入式

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

–系統(tǒng)計(jì)時(shí)器（SysTick），提供了簡(jiǎn)單的24位寫(xiě)時(shí)清除，遞減，自動(dòng)包裝零計(jì)數(shù)器，具有靈活的控制機(jī)制

–兼容Thumb?的Thumb-2-only指令集處理器內(nèi)核，可實(shí)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(gè)優(yōu)先級(jí)的26個(gè)中斷

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

–未對(duì)齊的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，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(jiǎn)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(chǔ)器大小中提供ARM內(nèi)核所期望的高性能；對(duì)于微控制器類(lèi)應(yīng)用，通常在幾千字節(jié)的內(nèi)存范圍內(nèi)。

–通過(guò)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(dú)立總線。

–異常中斷處理，通過(guò)在硬件中實(shí)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(shí)，始終為12個(gè)周期或僅6個(gè)周期

–內(nèi)存保護(hù)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(shí)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(bǔ)丁和斷點(diǎn)（FPB）單元，用于實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)

?數(shù)據(jù)觀察點(diǎn)和觸發(fā)器（DWT）單元，用于實(shí)現(xiàn)觀察點(diǎn)，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(duì)單周期閃存使用進(jìn)行了優(yōu)化

–三種具有時(shí)鐘門(mén)控的睡眠模式，以實(shí)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(cè)試訪問(wèn)端口（TAP）控制器

–用于存儲(chǔ)JTAG指令的四位指令寄存器（IR）鏈

– IEEE標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器

– 64 KB單周期閃存

?基于2 KB塊的用戶管理的閃存塊保護(hù)

?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(hù)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(shí)觸發(fā)邊沿

?高或低電平時(shí)電平敏感

–通過(guò)地址線進(jìn)行讀和寫(xiě)操作中的位屏蔽

–可以啟動(dòng)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(pán)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(pán)驅(qū)動(dòng)

?用于8mA驅(qū)動(dòng)的擺率控制

?漏極開(kāi)路使能

?數(shù)字輸入使能

■通用計(jì)時(shí)器

–三個(gè)通用計(jì)時(shí)器模塊（GPTM），每個(gè)模塊都提供兩個(gè)16位計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器。每個(gè)GPTM可以配置為獨(dú)立運(yùn)行：

?作為單個(gè)32位定時(shí)器

?作為一個(gè)32位實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）進(jìn)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(shí)器模式

?可編程單次定時(shí)器

?可編程定期定時(shí)器

?使用外部32.768-KHz時(shí)鐘作為輸入時(shí)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘

?控制器在調(diào)試過(guò)程中聲明CPU暫停標(biāo)志時(shí)由用戶使能的失速

?ADC事件觸發(fā)

– 16位定時(shí)器模式

?具有8位通用定時(shí)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(shí)器

?可編程的周期定時(shí)器

?控制器在調(diào)試過(guò)程中聲明CPU暫停標(biāo)志時(shí)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(jì)數(shù)捕獲

?輸入邊沿時(shí)間捕獲

– 16位PWM模式

?簡(jiǎn)單的PWM模式，可通過(guò)軟件對(duì)PWM信號(hào)進(jìn)行輸出反相

■符合ARM FiRM的看門(mén)狗定時(shí)器

–帶有可編程負(fù)載寄存器的32位遞減計(jì)數(shù)器

–帶有使能的獨(dú)立看門(mén)狗時(shí)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(hù)

–帶有啟用/禁用的復(fù)位生成邏輯

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

■ADC

–六個(gè)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(wàn)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(gè)可編程的樣本轉(zhuǎn)換序列，長(zhǎng)度從1到8個(gè)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(jì)時(shí)器

?模擬比較器

?PWM

?GPIO

–硬件平均多達(dá)64個(gè)樣本以提高精度

–轉(zhuǎn)換器使用一個(gè)內(nèi)部3V參考電壓

■UART

–兩個(gè)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(fù)載

–可編程的波特率發(fā)生器，允許速度高達(dá)3.125 Mbps

–可編程的FIFO長(zhǎng)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(dòng)，停止和奇偶校驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)異步通信位

–斷線生成和檢測(cè)

–完全可編程的串行接口特性

?5、6、7或8個(gè)數(shù)據(jù)位

?偶，奇，奇或無(wú)奇偶校驗(yàn)位的生成/檢測(cè)

?1或2個(gè)停止位的生成

■同步串行接口（SSI）

–主或從操作

–可編程時(shí)鐘比特率和預(yù)分頻

單獨(dú)的發(fā)送和接收FIFO，寬16位，深8個(gè)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(cè)試的內(nèi)部環(huán)回測(cè)試模式

■模擬比較器

–一個(gè)集成的模擬比較器

–可配置為輸出以驅(qū)動(dòng)輸出引腳，產(chǎn)生中斷或啟動(dòng)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(cè)試電壓與以下任何一個(gè)電壓進(jìn)行比較

?單個(gè)外部參考電壓

?共享的單個(gè)外部參考電壓

?共享的內(nèi)部參考電壓

■PWM

–三個(gè)PWM發(fā)生器模塊，每個(gè)模塊具有一個(gè)16位計(jì)數(shù)器，兩個(gè)PWM比較器，一個(gè)PWM信號(hào)發(fā)生器，一個(gè)死區(qū)發(fā)生器和一個(gè)中斷/ ADC觸發(fā)選擇器

–硬件中的一個(gè)故障輸入可促進(jìn)低延遲關(guān)機(jī)

– 1個(gè)16位計(jì)數(shù)器

?以Down或Up / Down模式運(yùn)行

?輸出頻率由16位負(fù)載值控制

?負(fù)載值更新可以同步

?產(chǎn)生零和負(fù)載值的輸出信號(hào)

–兩個(gè)PWM比較器

?比較器值更新可以同步

?在匹配時(shí)產(chǎn)生輸出信號(hào)

– PWM發(fā)生器

?輸出PWM信號(hào)是基于計(jì)數(shù)器和

PWM比較器輸出信號(hào)的結(jié)果而構(gòu)造的

?產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立的PWM信號(hào)

死區(qū)發(fā)生器

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

半H橋

?可以旁路，保持輸入PWM信號(hào)不變

–每個(gè)PWM輸出使能的靈活輸出控制塊PWM信號(hào)

?每個(gè)PWM信號(hào)的PWM輸出使能?每個(gè)PWM信號(hào)的

可選輸出反相（極性控制）

?每個(gè)PWM信號(hào)的可選故障處理

?PWM發(fā)生器模塊中

的計(jì)時(shí)器同步? PWM發(fā)生器中計(jì)時(shí)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(dòng)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(jì)時(shí)器進(jìn)行速度捕獲

– QEI輸入的輸入頻率可能高達(dá)處理器頻率的1/4（例如，對(duì)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(shí)器到期

?方向改變

?正交錯(cuò)誤檢測(cè)

■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(duì)可編程輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)

–低控制器上的電源選項(xiàng)：睡眠和深度睡眠模式

–外設(shè)的低功耗選項(xiàng)：軟件控制各個(gè)外設(shè)的關(guān)閉

–用戶啟用的LDO非穩(wěn)壓電壓檢測(cè)和自動(dòng)復(fù)位

–通過(guò)中斷或復(fù)位進(jìn)行3.3V電源欠壓檢測(cè)和報(bào)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(cè)器系統(tǒng)掉電警報(bào)

–軟件復(fù)位

–看門(mén)狗定時(shí)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(kuò)展溫度48引腳符合RoHS的LQFP封裝

■工業(yè)和擴(kuò)展溫度48引腳符合RoHS的QFN

LM3S818目標(biāo)應(yīng)用程序包：

■工廠自動(dòng)化和控制

■工業(yè)控制電源設(shè)備

■樓宇和家庭自動(dòng)化

■步進(jìn)電機(jī)

■無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)

■交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)

圖1。Stellaris LM3S818 MCU機(jī)箱圖

圖2。LM3S818控制器系統(tǒng)級(jí)插件

Stellaris?LM3S818 controlCARD模塊

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

德州儀器（TI）提供了一系列用于電機(jī)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(dá)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：