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电机控制领域的好手——英飞凌XMC4500 Relax Lite Kit开发板评测

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发表于 2014-6-9 15:29:19 | 显示全部楼层 |阅读模式


如今,在32位ARM Cortex-M系列微控制器占据大半江山的背景下,MCU领域真的很难有新的突破,各大厂商也唯有在功耗上不断的优化改进,在功能上尽可能的针对不同领域的产品实现差异细分化,从而给用户留有更多的选择空间。
近日,爱板网拿到了英飞凌的一款高性能板卡——XMC4500 Relax Lite Kit,XMC4500系列微控制器主要基于高性能的ARM   Cortex-M4处理器内核,是英飞凌针对电机控制、电源转换、工业控制(传感、控制)等领域推出的一款实时性较强的微控制器。下面我们先简单的看下板 卡概况。


XMC4500 Relax Lite Kit板卡

XMC4500 Relax Lite Kit采用简单的塑料包装,长宽为75mm*50mm,第一眼看上去,唯有两颗大封装的微控制器,板载其它器件少的可怜,但是板卡却留有很多未贴片的焊盘。

OK,事实上,说起来确实比较尴尬,这个XMC4500系列板卡有两个版本,而笔者拿到的只 是精简版,精简到基本只剩下两个微控制器,而且是两个一样规格型号的微控制器,只不过一个作为外设功能应用扩展,另一个仅仅作为调试器使用。不管怎样,我 们先了解下XCM4500板卡的板载资源情况。



XMC4500 Relax Lite Kit板卡硬件原理框图


       
  • XMC4500 微控制器 (基于ARM® Cortex™-M4)
  • 可分拆的板上调试器(同样是XMC4500 微控制器)
  • 两端microUSB端口供电 、ESD 和电源反接保护
  • 2 个用户按钮和两个LED指示灯、双排排针引出,2.54mm 间距
  • 4 x SPI-Master、3x I2C、3 x I2S、3 x UART、2 x CAN、17 x ADC(12 bit)、2 x DAC、31x PMW
XMC4500 Relax Lite  Kit板卡的原理很简单,正如硬件原理框图显示,板卡在电源供电方面做了兼容的设计,即无论哪个microUSB口都可以作为板卡的供电电源,但是仅有调 试器的microUSB口可作为虚拟串口以及调试口,板卡降压转换器将5V供电转换为3.3V电压供给微控制器、调试器等IC器件使用(如为贴片的以太网 PHY)。
XMC4500 Relax Lite  Kit板卡自带三个机械按键,1个复位键以及两个用户按键,并配有两个相应的用户LED,新手可以通过点亮LED的操作来熟悉板卡,而微控制器板卡未占用 的引脚也通过两排排针孔引出,板卡背面也有相应板卡的PIN地址,方便喜欢尝试自己动手研究的用户使用。
另外,板载的调试器和主板卡是可以分割的,也就是说,当你测试完XMC4500 Relax Lite Kit板卡的一些功能、性能,可以将调试器板卡掰下,用于其他英飞凌XMC系列微控器的调试,这点在其他品牌的板卡厂商上也有出现过,非常方便易用。
XMC4500 Relax Lite Kit板卡本身基本没什么能特别的亮点让我们提起兴趣,重点还是来关注下英飞凌这颗高性能PG-LQFP-100封装的Cortex-M4微控制器。


XMC4500微控制器系统框图(点击图片放大)

XMC4500F100K1024微控制器特性:


       
  • 基于ARM Cortex-M4处理器,带DSP、FPU单元,120MHz主频,集成1MB Flash,160KB SRAM,
  • 集成IEEE1588标准以太网 MAC,10/100Mbit/s 传输速率
  • 集成USB PHY,支持USB2.0 HOST,全速率USB OTG;集成CAN控制器,最高支持1Mbit/s速率
  • 六个通用串行接口,用于UART,Dual-SPI、Quad-SPI、IIS、IIC、LIN
  • LED和触摸控制器(LEDTS);SD以及多媒体存储接口(SDMMC)
  • 外部总线接口单元:支持与外部存储以及片外外设如:SRAM、SDRAM、NOR、NAND等通讯
  • 4个12位ADC、2个12位DAC;CCU4*4、CCU8*1、POSIF*2、WDT、DTS、RTC、SCU等
XMC4500 Relax Lite  Kit板卡板载的两颗微控制器规格型号都为XMC4500F100K1024,这属于XMC4500中规格配置极高的一款,主微控制器与调试器的芯片采用 同一种型号这倒是并不常见,不过对于笔者来说,倒是省下一些笔墨,仅需要介绍一个就OK了。

众所周知,英飞凌擅长于工控、汽车电子、电机控制等领域的微控制器产 品,XMC4500F100K1024也不例外,从其集成的外设功能不难发现其有宽广的应用空间,可以说是一款跨领域使用的微控制器,比针对工控领域的以 太网接口、触摸控制器、 USB  HOST/OTG接口,针对汽车电子的CAN、LIN总线、多媒体接口等,当然这些功能都不是绝对的,可以相互交叉渗透使用,比如触摸控制器在如今高级汽 车多媒体影音这块还是用的较多,当然,这也仅仅作为控制使用,若是想具有多媒体视频解码能力,还需去瞧瞧爱板网之前评测过的RIOTBoard

相信从事过电机控制这方面工作的朋友对英飞凌的微控制器产品不会陌生,英飞凌XMC4500F100K1024微控制器相较于其他的通用型微控制器最主要的区别可以说是集成了CCU4、CCU8、POSIF这几个重要的功能,对于初次接触的朋友来说,我们该怎么来理解呢?

XMC4500F100K1024微控制器中的POSIF单元包含了光电编码器和霍尔传感器 的位置接口,主要作用是将传感器提供的位置信号进行解调,并将解调出的信号传送给CCU单元。XMC4500F100K1024微控制器带有4个CCU4 单元以及2个CCU8单元,每个CCU4单元中包含了4个定时器,每个定时器可支持最大16位的计数范围,并且可以将定时器串联,最高可支持64位计数范 围。CCU4单元与POSIF单元连接可以实现电机中的位置和速度测量,而CCU8单元主要用于PWM波产生,可实现电机控制、电源转换等功能。下面我们 就来看个比较常见的基于XMC4500微控制器应用——数控机床。


CNC数控机床原理框图

从上图CNC数控机床原理图我们能看到XMC4500微控制器恰如其分的扮演着一个合格的角 色,ADC用于旋转角度侦测解析、功率因素校正等功能,而DAC则用于传感器的校准,偏移值以及增益的调校。CCU8用于电机控制的变频,CCU4以及 POSIF配合可以实现传感器的位置和速度侦测,再加上XMC4500F100K1024微控制器其余外设功能,组成了一个完整的系统应用。

XMC4500 Relax Lite Kit板卡上电使用

XMC4500开发板上电前,需要自己准备一根microUSB线,接通电源,板卡系统初始化后开始运行内置的出厂程序,这时,你会发现LED2按照一定的频率闪烁,出于正常思维理解,按下用户机械按键2,还真能熄灭LED2。


用户LED2闪烁

那按下用户机械按键1会发生什么呢?不出所料,按下按键1点亮了用户LED1,见下图


用户LED1点亮

之前笔者已经提过,无论接哪个microUSB口供电,板卡都能正常启动,不过在一连串试验 后,笔者发现如果接主微控制器一侧的microUSB接口的话,调试器侧LED会不停闪烁,无法正常使用调试器。而若是直接连接调试器侧的 microUSB接口,则调试LED会常亮,应该表示已经准备好,可以进行通讯。

当然,这前提是你需要安装调试器的驱动文件,也就是J-LINK的驱动,最方便的方法是可以通过安装英飞凌官网提供的免费的IDE设计工具DAVE3来安装J-LINK驱动,具体方法可以参考爱板网评测过的XMC1200板卡中的介绍,这里不再重复。



基于DAVE3 Apps开发流程简介

下面笔者将重点介绍DAVE3的一个比较有意思的功能——基于DAVE3 apps开发,有点类似于赛普拉斯的PSoC Creator。打开DAVE3软件,选择Help->Install DAVE Apps,更新DAVE apps库,见下图


更新DAVE apps库

在线更新比较慢,可以通过下载库文件包进行本地更新,更新完就可以正式开始基于DAVE3 apps的开发,选择File->New->DAVE Project。


新建DAVE Project

输入一个项目名称,选择DAVE CE Project,点击Next


新建DAVE CE Project

选择正确的芯片规格型号,以目前的XMC4500开发板为例,微控制器的规格型号为XMC4500F100K1024AB


配置工程芯片信息

点击Next即可完成工程文件的创建,此时,你就可以添加相应的DAVE apps example进行配置各个模块的参数极其引脚定义,配置完成后可以点击下图中generate code图标生成模块代码


通过DAVE Apps生成代码文件

生成的代码只是模块的部分代码,你需要使用其功能,就将它添加到你的主代码文件中,然后就可以进行编译、调试下载等操作完成基于DAVE apps的开发,想了解具体操作可以点击下载视频文件观看,下图则是基于DAVE apps简单的开发流程图


基于DAVE3 Apps的开发流程

小结

介绍了英飞凌XMC4500 Relax Lite Kit开发板的硬件及基于DAVE3  Apps开发的DAVE3  IDE设计工具的使用情况,集性能与功能一体的英飞凌XMC4500微控制器在工业控制、电源转换,电机控制等领域有其得天独厚的优势,基于M4处理器、 集成百兆以太网、USB  OTG、触摸控制器,多媒体接口等外设功能,集成了针对电机控制的CCU4、CCU8、POSIF等功能,让XMC4500微控制器可以横跨多个领域使 用,而其免费、方便的IDE设计工具DAVE3更是可以加速产品研发上市的时间,如果有兴趣的朋友不妨去购买一块玩玩,目前在贸泽电子的报价为308RMB,当然,这不是笔者手上的这块精简版XMC4500 Relax Lite Kit,而是完整版的XMC4500 Relax Kit。



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发表于 2014-6-9 16:06:37 | 显示全部楼层

RE:电机控制领域的好手——英飞凌XMC4500 Relax Lite Kit开发板评测

好文章,坐沙发,顶起来
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 楼主| 发表于 2014-6-9 16:10:02 | 显示全部楼层

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回复第 2 楼 于2014-06-09 16:06:37发表:
好文章,坐沙发,顶起来 

楼上也拿到这块板子了哦,希望这篇文章对你有帮助。
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RE:电机控制领域的好手——英飞凌XMC4500 Relax Lite Kit开发板评测

板子很好,文章很好,看着眼馋。
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RE:电机控制领域的好手——英飞凌XMC4500 Relax Lite Kit开发板评测

视频没法看。。。打开报错啊。。。
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回复第 5 楼 于2014-06-09 19:23:20发表:
视频没法看。。。打开报错啊。。。 

我刚刚试了一遍,能打开视频。你哪个地方打不开呢?麻烦也截图我们看看什么问题
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发表于 2014-6-10 09:28:55 | 显示全部楼层

RE:电机控制领域的好手——英飞凌XMC4500 Relax Lite Kit开发板评测

很好的评测文章
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发表于 2014-6-10 10:58:53 | 显示全部楼层

RE:电机控制领域的好手——英飞凌XMC4500 Relax Lite Kit开发板评测

看这火红的板子眼红啊。基于XMC4500微控制器应用——数控机床,比较充分使用了XMC4500的特色功能,评测写得好,可以作为入门教程,板子简洁小巧,可惜没有板子学。管管多弄些来搞活动就好了。
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发表于 2014-6-10 16:50:09 | 显示全部楼层

RE:电机控制领域的好手——英飞凌XMC4500 Relax Lite Kit开发板评测

红通通的板子,看着很诱人!测评文章写的也很好!板子虽小,功能强大,来一块玩玩!
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发表于 2014-6-10 17:27:08 | 显示全部楼层

RE:电机控制领域的好手——英飞凌XMC4500 Relax Lite Kit开发板评测

板子是最小系统,还自带仿真器。不过我还是喜欢用jlink。
扩展性好。就是因为扩展性太好了。好多外围电路都要自己去搭建。没有一个标准可参考。其实外围电路很重要。
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