以DAVE平台架構開發XMC微控器的應用
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挾多年車用電子、工控領域開發經驗，英飛凌持續於XMC系列微控制器的產品更新，以具備彈性化配置、多元週邊與DAVE整合開發環境與圖形化介面的程式碼產生器，協助業者聚焦於馬達控制等與工廠自動化等應用領域…
台灣英飛凌科技(Infineon)主任工程師朱淡森，從「以DAVE平台架構開發XMC微控器的應用」為議題，帶出德國英飛凌(Infineon)從汽車電子到開發MCU有30多年經驗，過去從開發自家專屬工規MCU出發，6年前與安謀(ARM)合作取得IP授權，XMC MCU鎖定工廠自動化(Factory Automation)、建築自動化(Building Automation)、交通運輸(Transportation)、電力能源(Power & Energy)與家庭與專業人士的工具應用。
朱淡森指出英飛凌的XMC微控制器，可分為採用Cortex-M4核心的XMC 4000系列，以及採Cortex-M0為核心的XMC1000系列。以一致性的MCU發展平台，可程式化週邊與彈性化I/O混搭方式，提供無數的工控自動化的應用方案。同時透過免費提供客戶DAVE整合開發環境？平台，做相關XMC產品的開發；而尤其在工廠自動化這領域，像是電力轉換、馬達控制、照明與通訊部分屬於其強項。
高階XMC4000 MCU與新成員
XMC4000全系列採含FPU浮點運算的Cortex-M4核心，提供6組串列介面提供SPI、I2C、I2S、USB、CAN，CCU4/CCU8與POSIF步進定位介面、可程式化週邊互連陣列(EBU)、4組12位元ADC？兩組DAC；工作溫度從-40？125℃，QFN48、64-144 LQFP、196 BGA等封裝？腳位設計，並提供至少15年供貨期。
XMC4100為256KB Flash/40KB RAM/48-64pins設計、XMC4400為512KB Flash/64KB RAM/64-100pins設計，時脈為120MHz，並追加乙太網路、2組CAN與計時控制器與積？微分調變電路；XMC4500加入EBU、3組CAN與SD讀卡機介面。
2015年8月推出的XMC4700/XMC4800頻率提高到144MHz，並提供6組的CAN控制匯流排。預定明年(2016)第1季開始量產，Flash/RAM提升到2MB、352KB，其結合即時控制的效能與強化的週邊連接性，像專屬CCU8變頻PWM產生器、具備偵測霍爾磁通量感測器(Hall Sensor)的定位介面(POSIF)、以及觸發事件要求單元(Event Request Unit；ERU)，提供系統管理者即時遠端遙控。
XMC4800還提供工業控制標準如IEEE 1588、USB、EBU、CAN、SD/MMC、UART、I2C、SPI各種匯流排，新增加EtherCAT乙太自動化控制網路技術，不需要專用的EtherCAT ASIC、外部記憶體與時脈晶體，可將設計體積減到最小搭配。
從DAVE開發平台的範例碼與德國BECKOFF公司(EtherCAT原創者)的堆疊工具；也可付費選購第三方EtherCAT工具，來建構完整的EtherCAT的應用支援。他列舉一個以雙RJ-45 EtherCAT乙太自動化控制網路，透過XMC4800同時做兩個馬達的轉速即時監測、變頻控制。提供LQFP-100、LQFP-144和 LFBGA-196三種封裝。
入門MCU提供智慧照明、變頻控制
至於XMC1000系列，全系列採最高到48MHz的Cortex-M0微控制器核心，週邊處理頻率最高96MHz；具備CCU4/CCU8擷取比較單元、2？4通道串列通訊，12bit ADC，工作溫度-40？105℃。以及64MHz特定浮點指令強化的的輔助浮點運算處理電路，搭配Cortex-M0可加速7倍浮點除法、38倍餘弦(Cosine)與高解析度PARK轉換速度；同時具備Secure boot loader將啟動碼以AES-128引擎進行編解碼防護，避免被破解竄改。
2013年1月推出XMC1100 MCU，內建64KB Flash/16-40pins設計，XMC1200則內建最多200KB Flash以及3組類比訊號比較器。XMC1200內建9通道的LED亮度色彩控制單元(Brightness and Color Control Unit；BCCU)，以12位元亮度解析準位與脈衝密度調變(PDM)機制，近乎零處理器負載的提供對人眼平順無閃爍的指數調光機制，廣泛的支援各種LED驅動IC。
XMC1300則內建偵測霍爾磁通量感測器(Hall Sensor)的定位介面(POSIF)、CCU8計時控制並可搭配專屬數學協同處理器，可支援各種AC馬達、BLDC無刷直流馬達，與PMSM永磁同步馬達等，可應用如電鑽、電器家具、冷氣、幫浦、電動腳踏車與風扇等低階產品端的應用。
預計於2016年第1季推出的XMC1400，則內建2組CAN控制匯流排、2組CCU8(PWM馬達控制計時器)、雙Hall Sensor介面，以及4組串列通訊介面(UART/SPI/I2S/I2C)。可外接4-20MHz石英振盪器(OSC)，提供IEC 60370 classB規範的控制函式庫，強化入門與中階的馬達？自動化控制應用。
DAVE開放開發平台 加速客戶開發產品
英飛凌從整合DAVE Bench、Drive與組態碼產生器於一體，於2012年推出DAVE3第三代圖形化IDE整合開發環境，提供免費的GNU編譯器(Compiler)、偵錯器(Debugger)與載入程式(flash loader)，全系列MCU共用相同的DAVE開發平台，以及眾多已開發的功能應用元件(APPs)。
到2015年7月23日的DAVE4，目前已內建74種應用元件，16個Beta測試應用元件庫。預計10月會在公布一批針對XMC1400/4700/4800的應用元件庫，包含數位電力轉換。DAVE也開放第三方開發工具鏈(Compiler/Debugger/Flash Programming)，像是IDE、硬體ICE、RTOS/MiddleWare中介層、MATLAB Simulink XMC1000/4000等硬體燒錄器的連結呼叫。此外也有官方網站、開發社群以及第三方等廠商提供諮詢與技術服務。
朱淡森以圖解方式示範DAVE開發過程。從主選單的開檔選擇新增專案、輸入專案名稱、選擇應用型態(例如使用CE消費性電子的應用)，然後再選擇MCU型號與零件編號，加入新的應用元件庫(Apps)，接下來用戶只須定義互連訊號、GP I/O腳位定義、所需模組組態等步驟後，就可以自動編譯、產生C語言的目的碼。
英飛凌目前提供符合Arduino單晶片電腦板規範的XMC MCU工程套件，應用範圍從LED彩色照明控制、各種低中高電壓？功率(12？230V、12？750W)的馬達控制套件等等，以及充電式電鑽套件。最後總結，英飛凌以提供創新的工業控制MCU的第一優先選擇為遠景，以XMC單一MCU平台，建構可彈性延展、高效能、強固且可信賴的解決方案。
