Stellaris LM3S818微控制器的性能特性及应用方案

TI公司的LM3S818工作频率高达50MHz的的基于ARM ®皮质™-M3控制器核的32位MCU，具有32位RISC性能，集成了64kB的闪存和8kB的SRAM，并具有实时工业连接，SSI / SPI控制器，和2个UART。LM3S818具有6个运动控制PWM输出，用于位置监视的正交编码器以及低等待关断的故障保护输入。目标应用在工厂自动化和控制，建筑物和家庭自动化，逐步马达，无刷直流（ BLDC）马达和交流感应电动机。本文介绍了LM3S818主要特性，框图，Stellaris®LM3S818 controlCARD模块主要特性，布线，电路图和模块元件布局图。

Stellaris®LM3S818微控制器基于ARM®Cortex™-M3控制器内核，工作频率高达50 MHz，带有64 kB闪存和8 kB SRAM。LM3S818还具有实时工业连接性，带有SSI / SPI控制器和2个UART。LM3S818微控制器还具有先进的运动控制功能，包括6个带死区的运动控制PWM输出，一个用于精确位置监控的正交编码器输入以及一个用于低延迟停机的故障保护输入。该微控制器还具有智能模拟功能，包括1个模拟比较器和6个通道的高精度10位模数转换-能够以每秒1M采样的速度进行采样。

LM3S818主要特性：

LM3S818微控制器包括以下产品功能：

■32位RISC性能

–针对小尺寸嵌入式

应用进行了优化的32位ARM®Cortex™-M3 v7M架构

–系统计时器（SysTick），提供了简单的24位写时清除，递减，自动包装零计数器，具有灵活的控制机制

–兼容Thumb®的Thumb-2-only指令集处理器内核，可实现高代码密度

– 50 MHz操作

–硬件除法和单周期乘法

–集成嵌套矢量中断控制器（NVIC）提供确定性的中断

处理

–具有8个优先级的26个中断

–内存保护单元（MPU），为受保护的操作系统功能提供特权模式

–未对齐的数据访问，使数据能够有效地打包到内存中

–原子位操作（位带），最大程度地利用了内存，并简化了外围控制

ARM®Cortex™-M3处理器内核

–紧凑型内核。

– Thumb-2指令集，在通常与8位和16位设备关联的存储器大小中提供ARM内核所期望的高性能；对于微控制器类应用，通常在几千字节的内存范围内。

–通过哈佛体系结构快速执行应用程序，该体系结构具有用于指令和数据的独立总线。

–异常中断处理，通过在硬件中实施处理中断所需的寄存器操作。

–确定性，快速的中断处理：使用尾链时，始终为12个周期或仅6个周期

–内存保护单元（MPU）为复杂的

应用程序提供了特权操作模式。

–从ARM7™处理器系列的移植，以实现更好的性能和能效。

–功能齐全的调试解决方案

•串行线JTAG调试端口（SWJ-DP）

•闪存补丁和断点（FPB）单元，用于实现断点

•数据观察点和触发器（DWT）单元，用于实现观察点，触发资源和系统配置文件

•仪表跟踪宏单元（ITM），用于支持printf样式调试

•跟踪端口接口单元（TPIU），用于桥接到跟踪端口分析器

–针对单周期闪存使用进行了优化

–三种具有时钟门控的睡眠模式，以实现低功耗

–单周期乘法指令和硬件分频

–原子操作

– ARM Thumb2 16/32位混合指令集

– 1.25 D MIPS / MHz

■JTAG

– IEEE 1149.1-1990兼容的测试访问端口（TAP）控制器

–用于存储JTAG指令的四位指令寄存器（IR）链

– IEEE标准指令：BYPASS，IDCODE，SAMPLE / PRELOAD，EXTEST和INTEST

– ARM附加指令：APACC， DPACC和ABORT

集成的ARM串行线调试（SWD）

■内部存储器

– 64 KB单周期闪存

•基于2 KB块的用户管理的闪存块保护

•用户管理的闪存数据编程

•用户定义和管理的闪存保护块

– 8 KB单周期SRAM

■GPIO

– 0-30 GPIO，取决于配置

–输入配置中的5V容限

– GPIO中断的可编程控制

•中断生成屏蔽

•上升沿，下降沿或两者兼有时触发边沿

•高或低电平时电平敏感

–通过地址线进行读和写操作中的位屏蔽

–可以启动ADC采样序列

–配置为数字输入的引脚施密特触发。

– GPIO焊盘配置的可编程控制

•弱上拉或下拉电阻器

•用于数字通信的2mA，4-mA和8-mA焊盘驱动

•用于8mA驱动的摆率控制

•漏极开路使能

•数字输入使能

■通用计时器

–三个通用计时器模块（GPTM），每个模块都提供两个16位计时器/计数器。每个GPTM可以配置为独立运行：

•作为单个32位定时器

•作为一个32位实时时钟（RTC）进行事件捕获

•用于脉宽调制（PWM）

•触发模数转换

– 32位定时器模式

•可编程单次定时器

•可编程定期定时器

•使用外部32.768-KHz时钟作为输入时的实时时钟

•控制器在调试过程中声明CPU暂停标志时由用户使能的失速

•ADC事件触发

– 16位定时器模式

•具有8位通用定时器功能位预分频器（仅适用于单触发和周期模式

）

•可编程的单触发定时器

•可编程的周期定时器

•控制器在调试过程中声明CPU暂停标志时由用户启用的失速

•ADC事件触发

– 16位输入捕捉模式

•输入边沿计数捕获

•输入边沿时间捕获

– 16位PWM模式

•简单的PWM模式，可通过软件对PWM信号进行输出反相

■符合ARM FiRM的看门狗定时器

–带有可编程负载寄存器的32位递减计数器

–带有使能的独立看门狗时钟

–带有中断屏蔽的可编程中断生成逻辑–具有

失控软件的锁定寄存器保护

–带有启用/禁用的复位生成逻辑

–当控制器在调试期间将CPU暂停标志置为有效时，由用户启用的失速

■ADC

–六个模拟输入通道

–单端和差分输入配置

片内内部温度传感器

–百万采样率/秒的采样率

–灵活，可配置的模拟到数字转换

–四个可编程的样本转换序列，长度从1到8个条目，并具有

相应的转换结果FIFO

–灵活的触发控制

•控制器（软件）

•计时器

•模拟比较器

•PWM

•GPIO

–硬件平均多达64个样本以提高精度

–转换器使用一个内部3V参考电压

■UART

–两个完全可编程的16C550型UART

–分离的16x8发送（TX）和接收（RX）FIFO，以减少CPU中断服务的负载

–可编程的波特率发生器，允许速度高达3.125 Mbps

–可编程的FIFO长度，包括1字节的深度操作，提供常规的

双缓冲接口

– 1 / 8、1 / 4、1 / 2、3 / 4和7/8的FIFO触发电平

–用于启动，停止和奇偶校验的标准异步通信位

–断线生成和检测

–完全可编程的串行接口特性

•5、6、7或8个数据位

•偶，奇，奇或无奇偶校验位的生成/检测

•1或2个停止位的生成

■同步串行接口（SSI）

–主或从操作

–可编程时钟比特率和预分频

单独的发送和接收FIFO，宽16位，深8个位置

–适用于Freescale SPI，MICROWIRE或Texas Instruments同步串行接口的可编程接口操作

–可编程的数据帧大小，范围为4到16位

–用于诊断/调试测试的内部环回测试模式

■模拟比较器

–一个集成的模拟比较器

–可配置为输出以驱动输出引脚，产生中断或启动ADC采样序列

–比较外部引脚输入到外部引脚输入或内部可编程参考电压

–将测试电压与以下任何一个电压进行比较

•单个外部参考电压

•共享的单个外部参考电压

•共享的内部参考电压

■PWM

–三个PWM发生器模块，每个模块具有一个16位计数器，两个PWM比较器，一个PWM信号发生器，一个死区发生器和一个中断/ ADC触发选择器

–硬件中的一个故障输入可促进低延迟关机

– 1个16位计数器

•以Down或Up / Down模式运行

•输出频率由16位负载值控制

•负载值更新可以同步

•产生零和负载值的输出信号

–两个PWM比较器

•比较器值更新可以同步

•在匹配时产生输出信号

– PWM发生器

•输出PWM信号是基于计数器和

PWM比较器输出信号的结果而构造的

•产生两个独立的PWM信号

死区发生器

•产生两个具有可编程死区延迟的PWM信号，适合驱动

半H桥

•可以旁路，保持输入PWM信号不变

–每个PWM输出使能的灵活输出控制块PWM信号

•每个PWM信号的PWM输出使能•每个PWM信号的

可选输出反相（极性控制）

•每个PWM信号的可选故障处理

•PWM发生器模块中

的计时器同步• PWM发生器中计时器/比较器更新的同步块

•PWM发生器块的中断状态摘要

–可以启动ADC采样序列

■QEI

–跟踪编码器位置的位置积分器

–使用内置计时器进行速度捕获

– QEI输入的输入频率可能高达处理器频率的1/4（例如，对于50 MHz系统为12.5 MHz）

–产生以下中断：

•索引脉冲

•速度定时器到期

•方向改变

•正交错误检测

■功率

–片上低压降（LDO）稳压器，用户可在2.25 V至2.75 V范围内对可编程输出进行调节

–低控制器上的电源选项：睡眠和深度睡眠模式

–外设的低功耗选项：软件控制各个外设的关闭

–用户启用的LDO非稳压电压检测和自动复位

–通过中断或复位进行3.3V电源欠压检测和报告

■灵活的复位源

–上电复位（POR）

–复位引脚有效

–欠压（BOR）检测器系统掉电警报

–软件复位

–看门狗定时器复位

–内部低压降（LDO）调节器输出失调

■工业和扩展温度48引脚符合RoHS的LQFP封装

■工业和扩展温度48引脚符合RoHS的QFN

LM3S818目标应用程序包：

■工厂自动化和控制

■工业控制电源设备

■楼宇和家庭自动化

■步进电机

■无刷直流电动机

■交流感应电动机

图1。Stellaris LM3S818 MCU机箱图

图2。LM3S818控制器系统级插件

Stellaris®LM3S818 controlCARD模块

Stellaris®LM3S818 controlCARD模块是DIMM尺寸模块，可以独立使用，也可以与一系列底板一起使用，以加速评估和开发。

德州仪器（TI）提供了一系列用于电机和电源控制应用的controlCARD基板。在多数情况下。这些都是作为完整套件提供的，包括controlCARD模块和底板。Stellaris MDL-LM3S818CNCD是controlCARD阵容的一部分，该阵容包括用于C2000和MSP430设备的卡。

图3。LM3S818 controlCARD的三相BLDC马达模块外形图

LM3S818 controlCARD的模块包括：

将LM3S818的controlCARD模块试剂盒附带以下：