恩智浦新推出的LPC553x作為基于Arm?Cortex?-M33技術的LPC5500系列MCU的全新成員，具有高精度模擬外設和電機控制外設。LPC553x片內集成高達256KB的閃存、帶奇偶校驗和糾錯碼(ECC)的128KB的RAM、外部串行/四路/八路內存控制器，以及支持內存擴展的FlexSPI(具有即時加密和解密功能)。

這些細節令人耳目一新，同時該MCU集成多達8個Flexcomm(可任意配置為串行I2C/UART/SPI)、1個專用50 MHz SPI、FS USB主/從設備和CAN FD。LPC553x集成的4個單端(或2個差分)16位ADC支持在12位模式下以2 MSPS或3.3 MSPS速度同時進行兩次獨立轉換，并且最多有23個ADC輸入通道。另外，LPC553x還提供帶5個輸入引腳的4個比較器、3個12位DAC、3個帶可編程增益放大器設置的高精度運算放大器和1個高精度內部參考電平。

LPC553x結構框圖

LPC553x的電機控制子系統有兩個靈活的脈寬調制(PWM)模塊，提供多達12個PWM輸出、2個正交編解碼器輸入和2個AOI(And/Or/Invert,與或非)模塊，可直接饋入外設以實現快速響應。此外，MCU集成緊密耦合的數字信號處理器(DSP)和數學運算加速器(PowerQuad)，支持電機控制算法中使用的三角函數和CORDIC函數。

使用LPC553x實現電機控制

使用Arm? Cortex?-M33和PowerQuad實現的復雜電機控制算法優于使用傳統的通用微控制器軟件接口標準（CMSIS）DSP庫的算法。下面的例子展示了AOI模塊如何實現外設和輸入/輸出引腳之間的直接連接，從而完成電機控制子系統。

更強的系統性能，利用PowerQuad支持電機控制應用

LPC553x增加了8KB LP緩存，可加速對片上閃存的訪問。LP高速緩存是一種8路、4路組關聯的直寫設計。對于32位寬的緩存數據路徑，MCU支持總計8KB的緩存，并針對運行電源操作進行了優化。有了這個緩存，從閃存執行時Coremark性能可達到>4/MHz(迭代次數/秒)。

Clarke變換，根據以下公式將磁通、電壓、電流等值從三相坐標系轉換為兩相（α-β）正交坐標系：

從兩軸正交靜止坐標系到三相定子靜止坐標系的變換是使用Clarke逆變換完成的。Clarke逆變換由以下公式表示:

Park變換，根據以下公式將磁通、電壓、電流等值從靜止兩相（α-β）正交坐標系轉換為旋轉兩相（d-q）正交坐標系：

逆Park變換，根據以下公式將磁通、電壓、電流等值從旋轉兩相（d-q）正交坐標系轉換到靜止兩相（α-β）坐標系：

參考文件：GMCLIB用戶指南Arm? Cortex?-M33F

使用恩智浦實時控制嵌入式軟件電機控制和功率轉換庫RTCESL軟件支持上述電機控制算法，可以通過標準CMSIS DSP庫和/或LPC553x中的PowerQuad(PQ)DSP加速器來實現。

PQ性能與標準CM33 CMSIS DSP庫的對比如下所示：

圖表表明，在CM33沒有對應指令的函數中，采用PQ實現時具有明顯的優勢。

使用AOI和交叉開關模塊快速響應事件

為了快速響應特殊/時間關鍵事件，LPC553x配備了兩個交叉開關和AOI模塊。任何輸入引腳和外設輸入/輸出都可以通過組合邏輯AOI模塊連接到兩個交叉開關XBARA和XBARB。概述如下：

XBARA的20個輸入(與XBARB共用)允許從外設或專用引腳中進行選擇。XBARA最多可將16個輸出連接到AOI的輸入，形成組合邏輯。AOI的4個輸出也可以添加到XBARB上，形成32個總輸出。

AOI控制器是一個外設模塊，連接來自各種設備模塊的事件輸入指示器，并生成可路由到外設間交叉開關或其他外設的事件輸出信號。其編程模型通過標準的IPS（天藍色）接口訪問。

AOI模塊的每個EVENTn輸出是其四個專用輸入（An、Bn、Cn和Dn）的組合函數。通過AOI和任何相關的外設交叉開關模塊的傳播時間為一個總線時鐘周期。

以下是使用XBAR和GPIO模塊實現電機控制的示例：

通過XBARA和GPIO模塊的編程，可以立即處理對過流和電壓等故障事件的特定響應（一個總線時鐘周期）。

為設計帶來更高水平的模擬集成和更高的系統可靠性

隨著LPC5500 MCU系列不斷發展壯大，LPC553x不僅具備多種新特性，而且在許多方面提升了系列表現。LP553x系列提供了多方面的升級，例如增加了存儲器容量、額外的輸出和更快的輸入/輸出響應時間。

審核編輯：郭婷