德州儀器(TI)公司的Level 3電動/混合動力汽車電池充電器采用數(shù)字功率控制器、通信器件、高性能驅(qū)動器以及接口器件。Level 3充電器包括從AC產(chǎn)生DC電壓的帶PFC的AC/DC轉(zhuǎn)換器，DC/DC轉(zhuǎn)換器，其核心器件是實時C2000系列MCU。

插入式混合電動車(PHEV)和電池電動車(BEV)是兩種正在日益興起的技術(shù)，它們采用強大的電機和高壓電池組作為動力和能量源。由于電池具有一個確定的能量性能，因此PHEV和BEV必須周期性的進行補充，一般是通過連接電網(wǎng)進行補充。這樣做的時候，一些形式的通信（PLC，無線或RFID）可能被用于管理充電活動并幫助對車輛或車主進行認證，從而進行計費。Level 3充電在公共充電領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要作用，以降低充電時間，并使用戶可以從充電過程中更多的受益。

針對汽車的Level 3充電系統(tǒng)包括一個AC/DC轉(zhuǎn)換器，用于從一個AC線生成一個DC電壓。即將充入的電量將需要進行功率因數(shù)校正（PFC）以提升功率因數(shù)，從而滿足地區(qū)性的規(guī)則標準。在反極器的中心是一個實時C2000微控制器。這個控制器經(jīng)過編程為控制回路實現(xiàn)所需的電源管理功能，包括采用PCF的AC/DC和DC/DC，從而為電池創(chuàng)建所需的元素。C2000控制器包括先進的外設(shè)，如高精度PWM輸出和ADC，其設(shè)計用于讀取ADC并在一個單獨的時鐘循環(huán)內(nèi)調(diào)節(jié)PWM，以實現(xiàn)實時控制。

圖1 DK-LM3S9B96開發(fā)板方框圖

由于C2000管理著電源，因此主機控制器有責(zé)任采用通信模塊所提供的信息和感應(yīng)的溫度來驅(qū)動與板上電池組的直接通信。充電狀態(tài)所需要的信息會傳送到功率控制器，重要的充電診斷和電池狀態(tài)將發(fā)送到Level 3充電系統(tǒng)的顯示器。

出于安全方面的考慮，在處理器與電源和電壓之間，以及通信總線與外部環(huán)境之間需要進行隔離處理。TI的數(shù)字隔離器具有由TI二氧化硅（SiO2）隔離阻障分隔開的邏輯輸入和輸出緩沖器，提供了4kV的隔離電壓。在與隔離的電源聯(lián)合應(yīng)用時，這些器件阻隔了高電壓，隔離接地電壓并防止了噪聲電流進入地面，影響和破壞敏感型的電路。高性能模擬部件可用于提供重要的系統(tǒng)功能，如MOSFET驅(qū)動器、感應(yīng)器反饋、芯片電源和通信收發(fā)器。

簡易系統(tǒng)上的通信可以通過一個單獨的處理器進行控制。像Level 3充電系統(tǒng)這樣、更多的具有復(fù)雜顯示器和線性計帳/報告功能的系統(tǒng)可能都需要第二個控制器。采用的一個低頻NarrowBand PLC (LF NB PLC)解決方案在帶寬、功率和成本要求方面提供了一個較好的配置。在窄帶域（頻率高達500kHz）運行保證了數(shù)據(jù)的完整性，同時使系統(tǒng)成本降低。這樣一來，這一標準將會權(quán)衡現(xiàn)有的電源線架構(gòu)，并提供了一個集成智能監(jiān)視的高性價比方式，并對新的汽車系統(tǒng)進行控制。數(shù)據(jù)率可以根據(jù)現(xiàn)有標準，在1.2kbps至上百kbps間變化。在plcSUITE 資源庫中提供了TI的PLC軟件，并使用戶可以在一種設(shè)計中支持數(shù)種調(diào)制和標準。開發(fā)者可以在一個單獨的設(shè)計中執(zhí)行SFSK ICE61334，PRIME和G3標準以及FlexOFDM標準，實現(xiàn)OFDM的定制化，并對于即將推出的標準具有適用性。另外，可能需要將無線通信和/或RFID用作為第二通信協(xié)議及認證和計費的方式。

Stellaris LM3S2000系列，設(shè)計用于控制器局域網(wǎng)(CAN)應(yīng)用，利用Bosch CAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（這是短程工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的黃金標準）拓展了Stellaris系列。它的推出標志是采用革命性ARM Cortex-M3內(nèi)核的CAN性能的首次集成。另外，幾款LM3S2000系列MCU也編輯在存儲器ROM的StellarisWare軟件特性中。

TI將32位性能和ARM Cortex-M3內(nèi)核微控制器的所有優(yōu)勢滲透到微控制器高場的方方面面。對于目前的8位和16位MCU用戶而言，采用Cortex-M3內(nèi)核的Stellaris系列提供了對于強大的開發(fā)具系統(tǒng)、軟件和行業(yè)知識的直徑訪問路徑。那些將更換使用Stellaris的設(shè)計者將獲益于大量的工具、小代碼占位空間和出色的必能。而且更為重要的是，設(shè)計者可以在對$1~1GHz的兼容發(fā)展路線圖充滿信心的基礎(chǔ)上進行ARM子系統(tǒng)。對于目前32位MCU的用戶而言，Stellaris系列提供了采用Cortex-M3和Thumb-2指令集的實現(xiàn)產(chǎn)品。通過極為快速的響應(yīng)，Thumb-2技術(shù)整合了16位和32位指令，以提供代碼密度和性能方面的良好平衡。Thumb-2與32位代碼相比，所有存儲器降低了26%，卻提供了高出25%的性能。德州儀器Stellaris系列微控制器是ARM Cortex-M3內(nèi)核微控制器，將高性能的32位計算帶入到了成本敏感型的嵌入式微控制器應(yīng)用中。這些開創(chuàng)性的產(chǎn)品讓客戶可以通過相當(dāng)于之前8位和16位器件的價格實現(xiàn)32位的性能，所采用的都是一個小引腳的封裝。

LM3S2B93微控制器特性

LM3S2B93 MCU主要特性：

• ARM Cortex-M3處理器內(nèi)核

– 80-MHz工作頻率：100 DMIPS性能

– ARM Cortex SysTick計時器

–嵌套式適量中斷控制器 (NVIC)

•片上存儲器

–最高達50 MHz 的256 kB 單循環(huán)閃存；預(yù)取緩沖器將性能提高至50MHz 以上

– 96kB單循環(huán)SRAM

–內(nèi)部ROM，載有StellarisWare軟件

• Stellaris外設(shè)驅(qū)動器資料庫

• Stellaris啟動加載器

•高級加密標準(AES)密碼使用表

•循環(huán)冗余碼校驗 (CRC)錯誤檢測功能

•外部外設(shè)接口 (EPI)

–適用于外部外設(shè)的8/16/32位專用型平型總線

–支持SDRAM， SRAM/閃存，F(xiàn)PGAs，CPLDs

•先進的串行集成

–兩個CAN 2.0 A/B控制器

–三個UART，具有IrDA和ISO 7816支持（一個具有解調(diào)器控制和狀態(tài)的UART）

–兩個I2C模塊

–兩個同步串行接口模塊(SSI)

–集成型芯片音頻(I2S) 模塊

•系統(tǒng)集成

–直接存儲器訪問控制器(DMA)

–包括片上高精度16MHz振蕩器的系統(tǒng)控制和時鐘

–四個32位計時器（最高8個16位）

– 8個捕捉比較PWM引腳(CCP)

–低功耗電池包休眠模塊

–休眠模塊中的實時時鐘

–兩個看門狗計時器

•一個脫離主振蕩器的計時器

•一個脫離高精度內(nèi)部振蕩器的計時器

–最高67 GPIO，取決于具體配置

•高度靈活的引腳結(jié)合，允許采用 GPIO或多種外設(shè)功能中的一種

•獨立的可配置為2mA、4mA或8mA驅(qū)動性能

•最高4個GPIO可以具有18 mA的電流驅(qū)動性能

•先進的運動控制

–八個高級PWM輸出，適用于運動和能源應(yīng)用

–四個故障輸出，可推進低延遲關(guān)斷

–兩個積分編碼器輸入 (QEI)

•模擬


圖2 DK-LM3S9B96開發(fā)板PCB頂層元件布局圖

–兩個10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，具有16個模擬輸入通道和每秒百萬樣品的采樣率

–三個模擬比較器

–16個數(shù)字比較器

–片上穩(wěn)壓器

• JTAG和ARM串行線調(diào)試(SWD)

• 100引腳 LQFP封裝

• 108-球BGA封裝

•工業(yè) (-40℃~85℃) 溫度范圍

LM3S2B93微控制器面向工業(yè)應(yīng)用，包括遠程監(jiān)視、電子銷售點設(shè)備、測試測量設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和開關(guān)、工廠自動化、HVAC和樓宇控制、游戲機、運動控制、傳輸、防火和安全等。

對于要求較大功率轉(zhuǎn)換的應(yīng)用，LM3S2B93微控制器具有用于電池的休眠模塊，可以將LM3S2B93在不活動期間的功率有效降低到低功率狀態(tài)。利用上電/掉電時序器，持續(xù)的時間計數(shù)器(RTC)，一對匹配寄存器，一個面向系統(tǒng)總線的APB接口和專用的非易失性存儲器，休眠模塊使得LM3S2B93微控制器完全適用于電池應(yīng)用。

另外，LM3S2B93微控制器提供的很多ARM的優(yōu)勢廣泛適用于開發(fā)工具，系統(tǒng)級芯片（SoC）架構(gòu)IP應(yīng)用和大的用戶社區(qū)。

另外，微控制器采用ARM的Thumb兼容型Thumb-2指令集，以降低存儲器的要求，進而降低成本。LM3S2B93微控制器與擴展型的Stellaris系列中的所有產(chǎn)品都兼容；提供了靈活性以滿足客戶的高精度的要求。

其中各元件如下:

• R1復(fù)位上拉電阻器

• C1復(fù)位輸入濾波電容器

• C3 LDO調(diào)節(jié)器濾波電容器

• C2，C4-C6，C11 VDD去耦電容器

• C7，C18 VDDC去耦電容器

• C12-C17晶體負載電容器

• Y1以太網(wǎng)晶體

• Y2主振蕩器晶體

• Y3休眠模塊晶體

• R3以太網(wǎng)RBIAS電阻器

• R2休眠振蕩器電阻器

• R5 USB RBIAS

• R4 MDIO上拉電阻器

Stellaris LM3S9B96開發(fā)板

Stellaris LM3S9B96開發(fā)板提供了一個平臺用于開發(fā)系統(tǒng)，具有LM3S9B96 ARM Cortex-M3內(nèi)核微控制器的性能。

LM3S9B96是Stellaris Tempest-class微控制器系列的成員。Stellaris Tempest-class器件所具有的性能包括80 MHz的時鐘速度，一個外部外設(shè)接口（EPI）和音頻I2S接口。除了具有新的硬件支持這些特性外，DK-LM3S9B96板包括Stellaris板有具有的豐富的外設(shè)集。

開發(fā)板包括一個板上在電路調(diào)試接口(ICDI)，支持JTAG和SWD兩種調(diào)試。一個標準的ARM 20引腳調(diào)試頭支持一個陣列的調(diào)試解決方案。

Stellaris LM3S9B96開發(fā)套件加速了Tempest-class微控制器的開發(fā)。套件還包括更多的示例應(yīng)用和完整的資源代碼。

Stellaris LM3S9B96開發(fā)板主要特性:

•簡易的設(shè)置——USB線提供調(diào)試、通信和功率

•具有多種外設(shè)的靈活開發(fā)平臺

•彩色LCD圖片顯示器

– TFT LCD模塊，具有320×240的分辨率

–電阻性觸摸界面

• 80 MHz LM3S9B96微控制器，帶有256k Flash，96k SRAM,和集成型MAC+PHY，USB OTG和CAN通信

– 8 MB SDRAM (插入式 EPI 選項板)

– EPI break-out板 （可選插板)

• 1 MB串行閃存

•高精度3.00 V 基準電壓

•微控器ROM中的SAFERTOS操作系統(tǒng)

• I2S立體聲音頻編解碼器

–線性輸入/輸出

–耳機輸出

•控制器局域網(wǎng) (CAN)接口

• 10/100 以太網(wǎng)

• USB On-The-Go (OTG)連接器

•器件，主機和OTG模式

•用戶 LED和按鈕

•指輪分壓計 (可用于菜單導(dǎo)航)

• MicroSD卡插槽

•支持廣泛的調(diào)試選項

–集成型在電路調(diào)試接口 (ICDI)

–完全支持 JTAG、SWD和 SWO

–標準的ARM 20-pin JTAG調(diào)試連接器

• USB實體COM端口

•跳線分流器可方便的再分配I/O資源

•采用支持Keil RealView微控制器開發(fā)套件（MDK-ARM）的工具、IAR嵌入式工作平臺、編碼資源GCC開發(fā)工具、紅色代碼技術(shù)開發(fā)工具或TI代碼編譯器Studio IDE

•由StellarisWare軟件進行支持，包括圖片庫，USB庫和外設(shè)驅(qū)動器庫。

•可選的擴展板，與外部外設(shè)接口(EPI) DK-LM3S9B96開發(fā)板共同工作，擴 展了這個開發(fā)平臺（單獨售賣）的性能

– Stellaris 閃存和SRAM存儲器擴展板 (DK-LM3S9B96-FS8) (單獨售賣)

• 提供閃存，SRAM和提升性能的LCD接口

– Stellaris FPGA擴展板(DK-LM3S9B96-FPGA) (單獨售賣)

•提供Stellaris微控制器的機對機(M2M)、高帶寬、并行接口性能

•使用戶可以在DK-LM3S9B96開發(fā)板的3.5”觸屏上控制和顯示FPGA 擴展板的視頻。了解DK-LM3S9B96-FPGA的更多信息。

– Stellaris EM2 擴展板 (DK- LM3S9B96-EM2)

•提供了Stellaris外部外設(shè)接口(EPI)連接器和RF評估模塊(EM)連接器 之間的傳輸

•可以利用Stellaris DK-LM3S9B96平臺上的低功耗RF和RF ID評估模塊實現(xiàn)無線應(yīng)用開發(fā)