【技术】如何进行可编程逻辑模块设计简化微处理器应用

2017-11-13 Silicon Labs(世强编辑整理)
微控制器,EFM8LB,EFM8 Laser Bee,EFM8LB1 微控制器,EFM8LB,EFM8 Laser Bee,EFM8LB1 微控制器,EFM8LB,EFM8 Laser Bee,EFM8LB1 微控制器,EFM8LB,EFM8 Laser Bee,EFM8LB1

随着半导体厂商在微处理器里集成越来越多的外设模块,微控制器正变得越来越灵活,功能也越来越强大。一方面可编程逻辑厂商开始将成熟的CPU核加入到可编程逻辑芯片里,另一方面嵌入式微处理器制造商也正在把可编程逻辑模块作为新的外设模块加入到嵌入式微处理器里面。这些可编程逻辑模块不仅可以实现一些简单的组合电路像布尔逻辑的与,或,非门,还可以实现一些简单的时序逻辑电路,像锁存器。总的来说,这些灵活的设计给予嵌入式工程师们更多的选择。


从一些简单的信号转换电路到复杂的曼彻斯特译码器,嵌入式工程师们完全可以通过可编程逻辑进行自行设计。另外,这些可编程逻辑硬件完全采用C语言进行编程,而不需要专门去学习VHDL等硬件描述语言。而且带有可编程逻辑模块的微控制器可以大大减少产品的硬件成本以及通过减少外部逻辑控制需要的胶合逻辑电路减小产品的体积。另外,由于可编程逻辑的操作完全独立于CPU,可编程逻辑模块并不会占用CPU的资源。这使得芯片内的外设能力通过可编程逻辑得到扩展。总之,可编程逻辑模块的这些特点对于应用工程师节省的不仅是成本,更多的是这些使得产品更加小巧灵活。为了帮助读者理解可编程逻辑高度的灵活性,本文将介绍在一般的微控制器上可编程逻辑的应用操作,以及怎样利用可编程逻辑去开发性价比超高的应用。


概览:

可编程逻辑模块是指嵌入到微控制器里的不需要CPU干预的用户可编程的数字电路。一般的微控制器往往集成有多个可编程逻辑模块。图1展示了带有一个三输入单输出的可编程逻辑模块的逻辑框图。


图1:可编程逻辑模块逻辑框图


可编程逻辑模块的输入:

图中可编程逻辑模块的输入包括:

· 输入多路复用器A,MXA

· 输入多路复用器B

· 进位信号


多路复用器A可以从一系列信号线中进行挑选,这些信号线连接着外部引脚或外设信号。如图2,这些输入信号也可以是时钟溢出标志或PCA的通道,而且,输入多路复用模块A同样也可以选择任何可编程逻辑模块的输出包括它本身的输出引脚作为输入。输入多路复用模块B具有同样的操作,只不过是针对另外的引脚与别的外设模块。

进位信号端是前一个可编程逻辑模块的输出端。这个输出端使得可编程逻辑块能够被串联在一起,从而可以构造出更加复杂的应用。例如,CLU0模块的输出是CLU1模块的进位输入。这种布局是固定的。如果你想改变这种布局,就需要重新定义多路复用器A或B的输入。


图2:可编程逻辑模块的简化框图


查找表:

可编程逻辑模块的核心部分是硬件查找表,查找表外接MXA,MXB和进位信号。如图3所示。这看起来和FPGA基于查找表的模块非常相似。

每个查找表总共有三个输入端,每个输入端有两种状态,也就是说总共有8种可能的输入,相对应的有8种输出。所有的对应情况如图4所示:           


图3:可编程逻辑单元框图


图4:查找表

实现与门和异或门:

把MXA和MXB作为输入,可以利用可编程逻辑模块非常轻松的实现与门逻辑。对于与门逻辑,当输入都为高电平时输出是高电平,反之是低电平。其对应的完整的查找表如下图5所示:


图5:与门逻辑


当查找表决定以后,需要的查找表输出通过固件在初始化时写入可编程逻辑寄存器中就可以实现与逻辑。在上面的例子中,16进制0xC0应该被写入专用的可编程逻辑查找表输出寄存器。另外,利用MXA和MXB作为输入实现异或逻辑,当输入不同时输出为高电平,反之输入为低电平。完整的逻辑见下图6表格,16进制数0X3C应该写入对应的可编程模块寄存器里。


图6:异或逻辑对应的查找表


可配置逻辑输出:

上面配置好的异步的CLU查找表的输出,可以配置成另外一个CLU的输入或直接连接到一个端口引脚或另外的外设信号线。从而可以控制外设或外部引脚的输出。


同步输出信号:

每一个CLU都有一个集成的D触发器,异步查找表输出信号在输出之前可以选择连接到这个可选的D触发器,这个D触发器可以选择多种时钟源作为驱动时钟,甚至可以选择MXA,定时器溢出标志。异或输出的上升下降沿也可以触发中断。

可编程逻辑模块的应用和好处:

微控制器集成越来越多的集成外设设备,其中集成有可编程逻辑的微处理器可以实现一些复杂的应用设计而不需要额外的外部器件。利用内置的CLU模块,嵌入式工程师可以轻松的实现集成按键去抖,D和SR锁存,曼彻斯特编码/解码,或Biphase Mark的编解码硬件电路。在节省设计成本的同时,也大大减小了所需PCB的面积。

关于更多的信息和应用例程,读者可参考芯科的应用手册AN921。手册主要讲了应用EFM8 Laser BeeEFM8LB1)微控制器系列进行的一些应用。

技术大神:seven


世强元件电商版权所有,转载请注明来源和链接。

授权代理商:世强先进(深圳)科技股份有限公司
技术资料,数据手册,3D模型库,原理图,PCB封装文件,选型指南来源平台:世强硬创平台www.sekorm.com
现货商城,价格查询,交期查询,订货,现货采购,在线购买,样品申请渠道:世强硬创平台电子商城www.sekorm.com/supply/
概念,方案,设计,选型,BOM优化,FAE技术支持,样品,加工定制,测试,量产供应服务提供:世强硬创平台www.sekorm.com
集成电路,电子元件,电子材料,电气自动化,电机,仪器全品类供应:世强硬创平台www.sekorm.com
  • +1 赞 0
  • 收藏
  • 评论 77

本网站所有内容禁止转载,否则追究法律责任!

评论

   |   

提交评论

全部评论(77

  • 有朋自远方来 Lv6. 高级专家 2019-12-04
    支持
  • Jeffrey Lv7. 资深专家 2019-01-24
    学习了
  • 闲云 Lv7. 资深专家 2019-01-23
    学习了
  • Jin Lv8. 研究员 2019-01-22
    好东西!
  • V766 Lv7. 资深专家 2019-01-16
    学习了
  • 用户37866299 Lv6. 高级专家 2019-01-15
    不错
  • 我的名字 Lv7. 资深专家 2019-01-12
    学习学习
  • Timm Lv9. 科学家 2019-01-12
    微控制器功能越来越强大了
  • Tiger Lv7. 资深专家 2019-01-08
    不错,学习了
  • NASA911 Lv8. 研究员 2019-01-07
    学习了
展开更多评论

相关推荐

Silicon Labs(芯科科技) 8 bit 集成开发环境 (IDE)

描述- Silicon Labs(芯科科技) 集成开发环境 (IDE) 是一个完整独立的软件程序,其包含项目管理器、源代码编辑器、源代码级调试器和其他实用工具。第三方开发工具链的 IDE 接口,可为系统设计者提供完整的嵌入式软件开发环境。IDE 支持全部的 8 位微控制器 (MCU) 组合。

开发环境(软件/固件)  -  SILICON LABS  - V5.18  - 2016年11月18日 RAR 英文 下载

极海半导体(Geehy Semiconductor)汽车电子芯片 选型指南

描述- 极海汽车电子芯片产品布局通用微控制器/微处理器、传感器、接口、驱动等多条产品线,战略聚焦车身控制、信息娱乐系统、BMS电池管理系统及域控等领域,提供符合ISO 26262功能安全标准、安全可靠、质量稳定的芯片产品与应用方案,并为客户提供丰富的开发生态与本地化技术支持。通过优质的服务和多元化的产品组合,满足汽车电子行业日益增长的应用需求,协助客户实现快速量产,助力国产汽车产业向上发展。

型号- G32A1445UAT0MLL,G32A1465UAT0MLL,G32A1445UAT0MLH,G32A1465UAT0MLH,APM32F103RCT7,APM32A407VGT7,APM32A407,APM32A103,APM32A103CBT7,APM32F003F6U7,GURC01,APM32A407ZGT7,APM32A103系列,APM32A091RCT7,APM32A091,APM32,APM32F072RBT7,APM32A091系列,APM32A407系列,G32A1445系列,APM32A103RET7,APM32A103VET7,APM32F072CBT7,G32A1445,G32A

选型指南  -  极海半导体  - Jan-2024 PDF 中文 下载

极海半导体加入深圳市汽车电子行业协会,共同推动国产汽车电子产业持续健康向上发展

热烈祝贺珠海极海半导体有限公司加入深圳市汽车电子行业协会,成为深圳市汽车电子行业协会的副会长单位!珠海极海半导体有限公司,是一家致力于开发工业级/车规级微控制器、模拟与混合信号IC及系统级芯片的集成电路设计型企业。极海团队拥有20年集成电路设计经验和嵌入式系统开发能力,为客户提供核心可靠的芯片产品,实现准确感应、安全传输和实时控制。

原厂动态    发布时间 : 2024-02-09

【选型】Silicon Labs的8位微控制器EFM8BB5和EFM8BB21性能差异对比

为了方便客户了解EFM8BB5系列和EFM8BB21系列的区别,更好的进行选型,本文例举出了Silicon Labs的8位微控制器EFM8BB21、EFM8BB51和EFM8BB52三者之间的不同点,来进行性能差异对比。

器件选型    发布时间 : 2021-10-24

EFM32和STM32有熟悉二者的大虾简单概括下?现在STM 32这么火那么EFM32凭什么更吸引人?

Silicon Labs EFM32 微控制器全系列都是超低功耗的,特别适用于低功耗和能源敏感型应用,包括能源、水表和燃气表、楼宇自动化、警报及安防和便携式医疗/健身器材等领域。具备以下10大技术特点。详见链接:世界上最节能的微控制器EFM32之十大低功耗奥秘1、极低的运行模式功耗,仅需63uA/MHz2、减少处理时间3、快速唤醒时间4、超低的待机电流5、外设自主操作6、PRS — 周边反射系统7、节能外围设备8、LESENSE — 低能耗传感器接口9、10、 Simplicity Studio和高级能耗监控模块

技术问答    发布时间 : 2017-10-20

雅特力携工业控制、电机控制、消费电子、智能家居及汽车电子等领域近百款产品与方案亮相ELEXCON 2022

雅特力作为32位微控制器的创新领导者,携工业控制、电机控制、消费电子、智能家居及汽车电子等五大领域近百款产品与方案亮相此次展会,全面展示了雅特力最新技术与成果,吸引了众多电子行业人士参观交流!

行业资讯    发布时间 : 2022-11-10

8位单片机EFM8的烧录器有哪些?

8位单片机EFM8系列采用C2调试接口,常见的烧录器有:1,官方的EFM8 STK、USB Debug Adapter、ToolStick。2,第三方的U-EC2/6、WizPro200EFM(支持EFM8和EFM32)等。

技术问答    发布时间 : 2016-10-25

世界上最节能的微控制器EFM32之十大低功耗奥秘

Silicon Labs EFM32 32 位微控制器系列是世界上最为节能的微控制器,特别适用于低功耗和能源敏感型应用,包括能源、水表和燃气表、楼宇自动化、警报及安防和便携式医疗/健身器材。本文着重强调10个Silicon Labs32位MCU功耗低的因素。

新产品    发布时间 : 2016-07-11

【技术】IoT工程师必备干货:为你的设计选择正确的软件架构

在为微控制器或无线微控制器项目选择一套软件时,要考虑什么要素,如何选择正确的软件架构?

技术探讨    发布时间 : 2019-07-30

EFM8LB低功耗8位MCU在使用BOOTLOADER时,如何让程序进入BOOTLOADER?

EFM8LB的芯片进入BOOTLOADER有三种方法。第一种:上电后如果0X0000地址的数据为0XFF,程序会直接进入BOOTLOADER. 第二种:在上电复 位时,如果C2D引脚保持低电平超过50uS,程序会进入BOOTLOADER.第三种: 应用程序将R0赋值为0XA5,然后执行软启动,启动后程序会自动进入 BOOTLOADER。

技术问答    发布时间 : 2017-10-10

工厂带有bootloader的EFM8LB芯片,I2C接口是什么模式,对应地址是多少?是否可以用I2C slave接口?

BOOTLOADER是使用SMBUS的从模式,从地址为0xF0,使用引脚为P0.2(SDA)和P0.3(SCK)。如果想修改为其他IO口,可以定义STK_PINOUT为1,I2C接口修改为P1.2(SDA)和P1.3(SCK)。目前代码没有针对I2C slave高速接口的bootloader。

技术问答    发布时间 : 2017-05-05

嵌入行动装置热门首选:整合32位元快闪记忆体微控制器

Epson独创的16位元快闪记忆体微控制器,因具备超低耗能的特色而深获市场肯定,成为嵌入行动装置的热门首选。

新产品    发布时间 : 2019-06-27

使用EFM8LB系列单片机时,怎样对温度传感器模块进行偏移校准?

对温度传感器的编译校准可以依照如下步骤:1、控制/测量环境温度(该温度必须是已知的)。2、给器件上电,等待几秒钟使器件自热。3、将温度传感器选择为正输入,将 GND 选择为负输入,进行一次 ADC 转换。4、计算偏移值,并将这些计算值存入到非易失性存储器中,以备以后使用温度传感器进行温度测量时使用。

技术问答    发布时间 : 2016-10-25

8051系列MCU有没有单独的且能够支持中文软件的下载器?

C8051F系列和EFM8系列MCU有单独的调试下载器——USB DEBUG ADAPTER,该下载器支持中文软件。

技术问答    发布时间 : 2017-05-22

【产品】超低功耗的精度和模拟外围设备的32位低功耗微控制器EFM32HG 系列

专门开发世界级混合信号器件的深圳芯科科技有限公司(Silicon Labs)开发了世界顶级节能微控制器EFM32 MCUs系列产品,其中Happy Gecko 32 位微控制器系列基于强大的 ARM® Cortex®-M0+ 内核,具有低能耗技术、短的节能模式唤醒时间以及多种多样外围设备等优点,实现了高功能、低功耗的系统设计,非常适用于任何电池驱动的应用以及其他需要高性能和低能耗的消费类电子

新产品    发布时间 : 2018-11-18

展开更多

电子商城

查看更多

品牌:SILICON LABS

品类:8位MCU

价格:¥5.8534

现货: 73,121

品牌:SILICON LABS

品类:8位MCU

价格:¥7.3402

现货: 11,424

品牌:SILICON LABS

品类:32位MCU

价格:¥9.8488

现货: 23,367

品牌:SILICON LABS

品类:Gecko MCU

价格:¥22.1125

现货: 20,000

品牌:SILICON LABS

品类:32位MCU

价格:¥9.6632

现货: 18,113

品牌:SILICON LABS

品类:32位MCU

价格:¥12.9143

现货: 16,450

品牌:SILICON LABS

品类:8 BIT MCU

价格:¥11.9853

现货: 14,998

品牌:SILICON LABS

品类:32位MCU

价格:¥19.1398

现货: 10,450

品牌:SILICON LABS

品类:32位MCU

价格:¥9.0126

现货: 10,274

品牌:SILICON LABS

品类:32位MCU

价格:¥21.0907

现货: 5,950

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

现货市场

查看更多

品牌:SILICON LABS

品类:8位MCU

价格:¥4.9000

现货:12,000

品牌:RENESAS

品类:microcontroller

价格:¥2.8532

现货:188,410

品牌:Advanced Digital Chips

品类:MCU

价格:¥6.6000

现货:100,000

品牌:RENESAS

品类:microcontroller

价格:¥32.9564

现货:40,179

品牌:兆易创新

品类:IC

价格:¥4.8932

现货:27,000

品牌:国民技术

品类:微控制器

价格:¥18.7261

现货:25,138

品牌:MindMotion

品类:32位MCU

价格:¥5.9400

现货:19,996

品牌:兆易创新

品类:IC

价格:¥20.2717

现货:12,420

品牌:中科芯

品类:32位微控制器

价格:¥8.5000

现货:10,000

品牌:中科芯

品类:32位微控制器

价格:¥5.0000

现货:10,000

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

服务

查看更多

压力传感器定制

可定制板装式压力传感器支持产品量程从5inch水柱到100 psi气压;数字输出压力传感器压力范围0.5~60inH2O,温度补偿范围-20~85ºС;模拟和数字低压传感器可以直接与微控制器通信,具备多种小型SIP和DIP封装可选择。

提交需求>

液冷板/液冷机箱定制

定制水冷板尺寸30*30mm~1000*1000 mm,厚度1mm~50mm,散热能力最高50KW,承压可达3MPA;液冷机箱散热能力达500W~100KW。项目单次采购额需满足1万元以上,或年需求5万元以上。

提交需求>

查看更多

授权代理品牌:接插件及结构件

查看更多

授权代理品牌:部件、组件及配件

查看更多

授权代理品牌:电源及模块

查看更多

授权代理品牌:电子材料

查看更多

授权代理品牌:仪器仪表及测试配组件

查看更多

授权代理品牌:电工工具及材料

查看更多

授权代理品牌:机械电子元件

查看更多

授权代理品牌:加工与定制

世强和原厂的技术专家将在一个工作日内解答,帮助您快速完成研发及采购。
我要提问

954668/400-830-1766(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

研发客服
商务客服
服务热线

联系我们

954668/400-830-1766(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

投诉与建议

E-mail:claim@sekorm.com

商务合作

E-mail:contact@sekorm.com

收藏
收藏当前页面