隨著世界不斷向數(shù)字化方向發(fā)展，微處理器 (MCU) 也正面向各種應用領域全面推出。新型電視機采用 MCU 來提高 LED 對比度。割草機可通過 MCU 的幫助實現(xiàn)自動化操作，并可采用電動機取代汽油機引擎，提高效率，降低污染。咖啡機采用 MCU 后可提高智能性，能夠在您熟睡之后幫助您沖制一杯美味的咖啡。

MCU 的發(fā)展帶動了一大批具有各種不同知識背景的開發(fā)人員的成長，這使我們不得不重新審視 MCU 軟件的開發(fā)。為了較大限度地提高處理器可用性，MCU 軟件必須滿足各種受眾用戶的需求，并必須更加重視系統(tǒng)應用。

滿足不同的編程愛好

MCU 編程不再是經(jīng)驗豐富的嵌入式系統(tǒng)工程師的專利。新型應用以及 MCU 的廣泛推出吸引了眾多此前從未接觸過數(shù)字硬件的工程師以及僅僅對技術充分熱情的業(yè)余愛好者，甚至那些尋求較新藝術表現(xiàn)形式的藝術家。現(xiàn)在已經(jīng)到了擺脫傳統(tǒng)固定 MCU 編程模式的時候了，應該為用戶提供代表不同抽象與控制水平的不同編程途徑。

C2000 的 controlSUITE 軟件包含可支持上述靈活性的四級硬件抽象層 (HAL)。

• 從較底層開始，寄存器和地址可像從前一樣支持直接參照。
• 不過從第二層進行構建，位字段可使寄存器及其中的位功能組像變量一樣進行存取。通過將寄存器映射到存儲器上，編程人員現(xiàn)在就可像修改變量一樣訪問和存儲位或位功能組中的值，并可像變量一樣對其進行實時觀察，從而無需位掩碼這種容易讓人困惑而且容易出錯的方法。位字段還可在簡化編程的同時支持完整的器件存取，因此對經(jīng)驗豐富的 MCU 編程人員也極具吸引力。
• 再進一步，外設 API 驅動器有助于用戶通過簡單的函數(shù)調(diào)用對外設進行編程。例如，通過調(diào)用函數(shù)，再向其提供周期、工作循環(huán)以及通道數(shù)等參數(shù)，就可完成 PWM 的初始化與設置。這些外設 API 驅動器可為嵌入式編程新手提供更簡單的接口（也可為 PC 軟件開發(fā)人員提供熟悉的函數(shù)調(diào)用接口）。
• 較后，完整的基準框架可幫助新用戶實現(xiàn)其應用的跨越式起步，無需擔心包括任務管理與 GPIO 映射在內(nèi)的設置代碼問題。

上述四級相結合，再加上四級之間的移動功能，編程人員能夠迅速實施簡單的函數(shù)，同時還可全面發(fā)揮 C2000 以控制為導向的外設的優(yōu)勢。

圖 1. 具有不同背景與愛好的編程人員可通過 controlSUITE 軟件支持的 4 個硬件抽象層根據(jù)自己的方式進行 C2000 MCU 編程。

每個設計步驟的模塊化軟件

MCU 評估套件將配套提供示例軟件，幫助用戶啟動設計工作。不過，工程師通常要走出其專業(yè)技術領域之外為其項目添加特性與智能性，因此簡單的示例軟件是不夠的。從評估示例到器件庫，乃至應用開發(fā)的整個設計過程都需要軟件。希望添加語音識別或影像處理功能的開發(fā)人員可能并不具備豐富的 FET 經(jīng)驗。設計機器臂 (robotic arm) 的機械工程師可能對數(shù)字電機控制也不具備什么經(jīng)驗。要想學習信號處理或控制算法可能需要大量的時間。controlSUITE 軟件可提供每個步驟所需的解決方案。完整系列的評估示例可作為開發(fā)工作的起點。這些示例展示了位字段與 HAL 的 API 庫。

豐富的庫集合可為工程師提供一系列配套使用的基礎代碼。MCU 供應商將提供基本的數(shù)學和幾何學函數(shù)庫，然而 controlSUITE 軟件并不限于這些基礎代碼。controlSUITE 軟件作為傳承了 32 位管線 C28x 內(nèi)核強大數(shù)學處理功能的 MCU 產(chǎn)品系列，還包含 DSP 庫以及 FET 與濾波器算法。

特別值得一提的是，IQMath 是一種對 C2000 編程人員極為有用的庫。IQMath 本身就是一個庫和編譯器，可幫助您在您的庫中選擇哪些數(shù)位為整數(shù) (I)，哪些為商 (Q)，從而選擇不同的范圍與分辨率。它還允許用戶以浮點格式編寫 C 函數(shù)，而不用處理定點縮放的問題，并且編譯器能解決所有其它問題。此外，IQ Math 中的代碼編寫還可為定點 MCU 或浮點 MCU 編譯統(tǒng)一的源集，從而實現(xiàn)不同器件之間的移植。

較后，應用庫可提供作為不同系統(tǒng)基礎的構建塊。controlSUITE 中的應用庫不但包含如電機控制與功率轉換等應用系統(tǒng)常見的基本元素，并可將其置于一組模塊化函數(shù)和宏中，而且還配套提供了文檔及理論。全新系統(tǒng)的實施就像輸入輸出的連接一樣簡單。例如，數(shù)字電機控制庫包含近 30 個宏，如變換式、估計式、控制算法以及外設驅動器等。

controlSUITE 軟件所提供的這些模塊使開發(fā)人員能夠縮短實施基礎元素所需的時間，幫助他們集中精力進行差異化開發(fā)，提高產(chǎn)品競爭力。

圖 2. controlSUITE 可提供該方法每個步驟所需的模塊化軟件

代碼效率

努力降低污染或延長電池使用壽命可大幅提升效率。軟件和硬件在提升系統(tǒng)效率的過程中都發(fā)揮著極其重要的作用。我們非常重視硬件效率，當然也希望軟件同樣能提升效率。controlSUITE 中的數(shù)學與 DSP 庫包含針對不同類型處理器（定點、浮點以及 Piccolo 具有革命性突破的控制律加速器 (CLA) 等）優(yōu)化的不同集。此外，應用庫是從基礎構建的，可較大限度地縮短執(zhí)行時間。例如，controlSUITE 軟件包含可轉換成宏格式的數(shù)字電機控制庫，在該庫中，庫模塊在編譯時被宏調(diào)用替代。這種架構可消除有關傳統(tǒng)庫環(huán)境切換所占用的工作循環(huán)，不僅提升了效率，而且還可為系統(tǒng)支持函數(shù)或工業(yè)標準的實施預留更多的空間。

演示系統(tǒng)與開發(fā)系統(tǒng)

對應用系統(tǒng)關注的提升為設計人員帶來了新的問題，演示系統(tǒng)和參照設計可證明概念，但要采用這些設計方案，并使其通過不同的設置工作，則極為困難，有時甚至是不可能的。例如，許多現(xiàn)有套件都可提供能夠全面工作的高級電機控制閉環(huán)設計，但采用這些套件進行定制系統(tǒng)時都需要進行大量的修改，使用和調(diào)試不同拓撲上的不同電機。

C2000 應用套件是從頭重新設計的，是全面的開發(fā)套件。該硬件包含可重復使用或修改的模塊。材料清單、原理圖以及布局均針對用戶免費提供，并可根據(jù)需要進行使用和改進。就軟件而言，所有 controlSUITE 套件都采用漸進型構建系統(tǒng)，用戶可通過該系統(tǒng)從簡到難啟動設計工作，隨著開發(fā)工作的推進慢慢添加更多的組件。

讓我們深入了解一下 C2000 雙通道電機控制和 PFC 套件的軟件。該套件不僅可演示無傳感器的磁場定向電機控制，而且還可通過五個構建級演示該軟件，指導用戶完成系統(tǒng)設計。構建級 1 實施較小化系統(tǒng)檢查，確認系統(tǒng)中斷的工作并驗證 Inverse Park、Space Vector 以及 PWM 驅動器模塊所生成波形的正確。構建級 2 可在添加偏移補償和 Clarke / Park 轉換的同時，驗證模數(shù)轉換與相位電壓的計算。在構建級 3 中，我們可添加真實 PID 模塊，并可驗證 dq 軸的電流調(diào)節(jié)。而后，構建級 4 包括轉子位置估算與速度估算模塊。較后，構建級 5 可通過使用所測量的速度作為反饋，來關閉速度環(huán)路，從而完成整個系統(tǒng)。

這種設置配合全面的文檔和理論，可創(chuàng)建便于快速學習應用、加快不同系統(tǒng)修改以及簡化調(diào)試的套件。

圖 3. 五級漸進型構建系統(tǒng)從簡單 PWM 波形驗證到閉環(huán)電機控制系統(tǒng)上無傳感器磁場定向控制的發(fā)展過程。

簡化工作

在零售軟件與消費類電子領域，我們非常重視用戶體驗。不過，這個術語以前很少在 MCU 或 DSP 軟件應用中提及。嵌入式編程人員習慣于 MCU 軟件開發(fā)的高復雜性，但這可能會給編程新手帶來巨大的障礙。怎么才能知道獲得了全部元素？怎么才能保持較新？怎么使源代碼進入庫中？controlSUITE 軟件通過集中的軟件管理消除了上述問題和擔憂。所有 C2000 軟件均可通過統(tǒng)一的網(wǎng)站和安裝程序顯示，并可免費下載。通過安裝程序，客戶可了解軟件包之間的相關性，確保所有所需組件的下載和安裝。較后，controlSUITE 軟件還能幫助用戶通過下載更新保持較新，并可通過設置自動檢查軟件的新版本。

展望未來

controlSUITE 經(jīng)過精心設計，可提供能夠加速實時控制應用設計的所有必要內(nèi)容以及內(nèi)容管理功能，幫助工程師根據(jù)不同的愛好和經(jīng)驗水平高度靈活地進行開發(fā)。多層 HAL 允許用戶采用其較方便的方法對 MCU 進行編程。豐富的庫集可縮短開發(fā)基礎元素所需的時間。全面的應用開發(fā)套件則可加速學習與實施進程。綜上所述，這些組件可為具有不同背景的所有編程人員創(chuàng)建一個更加順暢的工作體驗