利用ASSP節(jié)約成本加速產(chǎn)品上市在許多嵌入式混合信號(hào)應(yīng)用中,為了在同一系統(tǒng)中同時(shí)滿足高性能模擬以及低成本數(shù)字邏輯這對相互沖突的要求,手工(handcrafted)專用集成電路(ASIC)常常是唯一實(shí)際可用的設(shè)計(jì)選擇。該概念旨在將作為ASIC的復(fù)雜特定用途應(yīng)用模擬從系統(tǒng)的數(shù)字商品部分分離開來。將模擬提取并整合到特定ASIC能夠優(yōu)化復(fù)雜特性,并將系統(tǒng)的通用特性進(jìn)行商品化。盡管會(huì)出現(xiàn)非重復(fù)設(shè)計(jì)(NRE)成本以及較長的生產(chǎn)間隔時(shí)間等問題,但將模
利用ASSP節(jié)約成本加速產(chǎn)品上市在許多嵌入式混合信號(hào)應(yīng)用中,為了在同一系統(tǒng)中同時(shí)滿足高性能模擬以及低成本數(shù)字邏輯這對相互沖突的要求,手工 (handcrafted) 專用集成電路 (ASIC) 常常是唯一實(shí)際可用的設(shè)計(jì)選擇。該概念旨在將作為ASIC的復(fù)雜特定用途應(yīng)用模擬從系統(tǒng)的數(shù)字商品部分分離開來。將模擬提取并整合到特定ASIC能夠優(yōu)化復(fù)雜特性,并將系統(tǒng)的通用特性進(jìn)行商品化。
盡管會(huì)出現(xiàn)非重復(fù)設(shè)計(jì) (
NRE) 成本以及較長的生產(chǎn)間隔時(shí)間等問題,但將模擬與數(shù)字分開在許多情況下還是有其經(jīng)濟(jì)意義的。不過隨著如今現(xiàn)代芯片制造技術(shù)已經(jīng)達(dá)到或低于0.5μm 的程度,最低批量達(dá)
10萬套時(shí),通常完全定制的模擬電路其NRE為50多萬美元。此外,經(jīng)濟(jì)與額外的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)以及縮短產(chǎn)品上市進(jìn)程的壓力使手工解決方案幾乎一點(diǎn)都不現(xiàn)實(shí)。
當(dāng)今潮流是采用專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品 (ASSP) 在單個(gè)系統(tǒng)中平衡高性能模擬、低成本數(shù)字以及縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。這些 ASSP 可提供專用混合信號(hào)模擬特性作為優(yōu)化外設(shè),同時(shí)實(shí)施的器件可在許多平臺(tái)上共享可重復(fù)使用的功能�？扉W微控制器 (
MCU) 是最佳的共享功能解決方案選擇。設(shè)計(jì)人員不再需要集中其資源進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)極大的定制硬件實(shí)施,而是開發(fā)具有靈活性的、可編程的功能以便能迅速將其投入市場。
電子電表解決方案
ASSP能很好發(fā)揮作用的嵌入式混合信號(hào)應(yīng)用的一個(gè)常見實(shí)例是電子電表。電子電表要求電路系統(tǒng)在廣泛的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)具備精確的電壓與
電流轉(zhuǎn)換、可編程的快速M(fèi)CU、計(jì)時(shí)功能、非易失存儲(chǔ),以及靈活的顯示與通信特性。圖1顯示了常見的第一代電子電表的構(gòu)造塊。
圖 1
執(zhí)行能量轉(zhuǎn)換功能需要具備可編程增益放大器 (
PGA) 的獨(dú)立模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (
ADC)。被轉(zhuǎn)換的線電壓和電流信號(hào)可進(jìn)行數(shù)字處理,提供能量和線路時(shí)段測量、負(fù)電流動(dòng)顯示、峰值電壓與電流等。數(shù)字信號(hào)處理器 (
DSP) 可執(zhí)行必要的計(jì)算以提供準(zhǔn)確的活動(dòng)能量、RMS電壓、電流以及波形采樣。
嵌入式信號(hào)處理器
就簡化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法而言,諸如
MSP430FE42x"電表芯片"等混合信號(hào)ASSP集成了測量功能,作為隨時(shí)可用的嵌入式信號(hào)處理器 (
ESP)。可將 ESP看作是一種固定功能外設(shè),是專門為電子電表應(yīng)用而量身定制。ESP作為一種外設(shè)可提供所有測量功能,如圖2所示。我們使用具備同時(shí)采樣和保持的三個(gè)獨(dú)立的
16位Δ-Σ ADC-PGA 對。其中一個(gè)ADC用作電流測量,一個(gè)用作電壓測量,第三個(gè)則用作火線與零線 (line-to-neutral) 電流比較,以進(jìn)行竄改檢測。
圖 2
我們可對嵌入式16位DSP進(jìn)行編程,該器件采用優(yōu)化的
CPU、硬件乘法器、RAM以及ROM。也集成了精確的電壓參考與溫度感應(yīng)器,用以減少外部組件。對設(shè)計(jì)工程師而言,ESP可方便地初始化,而無需應(yīng)用軟件。與主要的16位CPU的通信是通過現(xiàn)有的存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)地址總線作為可讀寫郵箱寄存器完成的。數(shù)字校準(zhǔn)在制造過程中執(zhí)行,無需
其它的軟件支持。
