面向變頻白色家電的32位微控制器MB91480系列

引言

中國(guó)家電產(chǎn)品在20世紀(jì)80年代或90年代初期經(jīng)歷了一次銷售高峰。經(jīng)過10年左右的時(shí)間使用，這些家電已經(jīng)接近或超過了設(shè)計(jì)壽命，標(biāo)志著我國(guó)的家電產(chǎn)品正步入更新?lián)Q代的高峰期。作為的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，目前的社會(huì)保有量已經(jīng)達(dá)到1.2億臺(tái)，洗衣機(jī)1.7億臺(tái)，電視機(jī)4億臺(tái)，電腦1600萬(wàn)臺(tái)。面對(duì)如此巨大的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，家電企業(yè)為了能取得消費(fèi)者的青睞，高性能低耗電及變頻白色家電產(chǎn)品越來越受到推崇。

概要

富士通在32位微控制器「FRFamily」的產(chǎn)品陣容中增加了面向高性能白色家電的MB91480系列。該系列是特別針對(duì)近年來愈發(fā)多功能化，高性能化的白色家電產(chǎn)品而設(shè)計(jì)開發(fā)的，MB91480系列通過超精確的控制實(shí)現(xiàn)了省電節(jié)能、低噪音的環(huán)保功能。

近年來，諸如運(yùn)用于上的多重感應(yīng)溫控功能、蒸汽烹調(diào)功能；運(yùn)用于空調(diào)上的空氣污染管理功能、增加空氣濕度功能等等，白色家電產(chǎn)品正憑借著各種傳感信息變得越來越豐富多樣。此外，人們正不斷追求著具有更為精確的溫度調(diào)節(jié)功能的、（IH調(diào)理器），噪音更低的空調(diào)、洗衣機(jī)。為了將這些變成現(xiàn)實(shí)，就需要將從各種得來的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，進(jìn)行超精確的控制。

MB91480系列是以本公司獨(dú)創(chuàng)結(jié)構(gòu)RISCCPU為主、面向5V接口的高性能家電的微控制器。為了滿足空調(diào)、洗衣干燥機(jī)、冰箱、IH烹調(diào)爐、等白色家電產(chǎn)品的高功能化的要求，本產(chǎn)品裝載有計(jì)算處理速度最快達(dá)的32位CPU核心、高性能A/D轉(zhuǎn)換器、32位高速積和專用計(jì)算宏。還裝載了兩個(gè)單元的可進(jìn)行三相PWM控制的多功能器，可控制兩個(gè)電機(jī)。

產(chǎn)品陣容

圖1所示的是本公司裝載5V接口的32位微控制器的變頻產(chǎn)品陣容

到目前為止，富士通開發(fā)生產(chǎn)了、及MB90470系列產(chǎn)品，MB90470系列的產(chǎn)品還大大提高了CPU處理能力和增強(qiáng)了A/D轉(zhuǎn)換器功能。此次在產(chǎn)品陣容中增加了MB91480系列，此系列以MB91470系列為基礎(chǔ)，裝載了兩個(gè)能進(jìn)行三相PWM控制的多功能器單元，能控制兩個(gè)電機(jī)。本產(chǎn)品除了裝載閃速存儲(chǔ)器的MB91F487之外，還在計(jì)劃開發(fā)MASKROM版的產(chǎn)品。

MB91F487的特點(diǎn)

采用核心

是采用與FR系列指令兼容的核心，是本公司生產(chǎn)的32位RISCCPU核心。此核心具有高性能和低耗電的特點(diǎn)，最大工作頻率可達(dá)（振動(dòng)源：，PLL：8遞倍）。

裝載高速A/D轉(zhuǎn)換器

裝載18通道8/10位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器。還能充分滿足經(jīng)常測(cè)量模擬數(shù)值的用途。而A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間最小只要1.2&;s。本產(chǎn)品裝載了3個(gè)這種A/D轉(zhuǎn)換器單元（4通道×2單元/10通道×1單元）。因此可根據(jù)各種測(cè)量用途區(qū)分使用轉(zhuǎn)換器單元。

A/D轉(zhuǎn)換器的聯(lián)動(dòng)功能

所有A/D轉(zhuǎn)換器單元都能與多功能器的自由定時(shí)器（輸出比較功能）聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)。并能以A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)束為觸發(fā)，發(fā)送DMA轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。這樣一來就能通過A/D轉(zhuǎn)換器檢測(cè)流向電機(jī)驅(qū)動(dòng)元件的保護(hù)電阻的電流，有效地進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)元件的位置控制等的控制。

在與自由定時(shí)器（輸出比較功能）的聯(lián)動(dòng)中，不僅通過COMPARECLEAR一致和零檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行啟動(dòng)，還可以從該點(diǎn)進(jìn)行Delay啟動(dòng)，也可以調(diào)節(jié)A/D啟動(dòng)點(diǎn)。

裝有高速積和演算宏

配合使用積和演算處理硬宏，進(jìn)一步加快了微控制器的計(jì)算速度。進(jìn)行7個(gè)周期（最大）的32位×32位+72位的積和演算，在管線（Pipeline）處理中進(jìn)行計(jì)算。因此，就像180度正弦波通電方式控制等中的行列計(jì)算一樣，如果一次性進(jìn)行大量計(jì)算，則效果比較明顯。并且，因?yàn)榭梢耘cCPU的計(jì)算處理同時(shí)工作，所以在宏計(jì)算的過程中，CPU可以進(jìn)行處理。

支持/SIO/I2C

裝有串行接口

本產(chǎn)品的串行接口可以通過模式設(shè)定將1個(gè)串行接口單元切換成，SIO，I2C使用。MB91F487裝有3路此單元。支持通過I2C接口實(shí)現(xiàn)的接口類IC控制、通過SIO接口實(shí)現(xiàn)的SPI-ROM連接、與微控制器的同步串行通信，以及通過接口與板的通信等。

裝有BASETIMER

BASETIMER通過模式設(shè)定可從16位PWM定時(shí)器、16位PPG定時(shí)器、16/32位Reload定時(shí)器及16/32位PWC定時(shí)器中任意選擇一個(gè)。并且，組合偶數(shù)通道和奇數(shù)通道就可以用32位模式使用BASETIMER。MB91F487裝有4路此BASETIMER?？梢酝ㄟ^模式切換將1個(gè)定時(shí)器用于不同的用途，所以能靈活地應(yīng)對(duì)客戶應(yīng)用的需求。

裝有2個(gè)多功能定時(shí)器單元

多功能定時(shí)器由以下功能組成。

16位升降計(jì)數(shù)器×3

16位輸出比較×6

16位輸入捕獲×4

8/16位PPG定時(shí)器×3

波形發(fā)生器×1

A/D啟動(dòng)比較×3

可進(jìn)行控制所需的載頻波形的生成、基本信號(hào)的生成、NONOVERLAP信號(hào)的生成、各種信號(hào)的控制（波形發(fā)生器）。還能產(chǎn)生與用于控制變頻器的定時(shí)器同步的A/D轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)信號(hào)、計(jì)量輸入脈沖寬度等。

裝有3個(gè)16位升降計(jì)數(shù)器，可任意選擇用于輸出比較的計(jì)數(shù)器。不僅能用于同步使用6個(gè)通道的三相電機(jī)變頻控制，還能夠通過每?jī)蓚€(gè)通道進(jìn)行單獨(dú)的PWM控制，用于多個(gè)單相電機(jī)控制和多個(gè)IH烹調(diào)爐控制等。

可以在輸出波形上重疊PPG定時(shí)器的脈沖波形，所以也可以用相當(dāng)于120度正弦波通電方式的CPU負(fù)擔(dān)和開發(fā)作業(yè)量來實(shí)現(xiàn)120~150度正弦波通電方式的變頻控制。這樣一來，即使不采用開發(fā)作業(yè)量和CPU負(fù)擔(dān)大的180度正弦波通電方式，也可以更順利地實(shí)現(xiàn)變頻控制中的功率控制。

本產(chǎn)品裝有兩個(gè)具有這種功能的多功能定時(shí)器單元，能用一個(gè)芯片輕松地實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電機(jī)的控制。

圖2說明了變頻控制因通電方式的不同而不同。

應(yīng)用舉例

圖4表示MB91F487的應(yīng)用舉例。MB91F487可以用作控制壓縮機(jī)和風(fēng)扇電機(jī)的空調(diào)室外機(jī)組的主要控制用微控制器。

圖4MB91F487應(yīng)用舉例