作者 Manu Venkategowda Microchip Technology公司 运用工程师
摘要：解说了可装备逻辑单元怎么简化单片机上杂乱功用的完成。
有时，简略的东西也大有益处。大多数嵌入式工程师需求经过各种信号或逻辑来满意终究运用需求。他们依托规划杂乱的电路板逻辑来满意这些需求。可是假如经过一种简略的办法便能够做一些杂乱的作业会怎么样呢?一些单片机具有灵敏的外设，能够履行杂乱运用所需的功用。
这便是可装备逻辑单元(CLC)的用武之地。CLC外设已增加到Microchip PIC®单片机(MCU)的外设会集，答运用户规划一个可与MCU衔接的简略功用。该CLC外设答运用户指定信号组合作为逻辑功用的输入，并支撑运用逻辑输出操控其他外设和IO引脚，可协助用户灵敏规划所选功用。
为了简略起见，Microchip的MPLAB®代码装备器(MCC)支撑CLC。因而，规划人员只需拖放逻辑门便可衔接输入和输出(GUI格局)，而且经过单击按钮便可生成C代码，然后大大简化了CLC模块的完成。
独立于内核的外设(CIP)在处理使命时无需额定的代码或CPU监管来保持运转。CLC是这样一种CIP：它简化了杂乱操控体系的完成，一同为开发人员供给了足够的规划灵敏性，可经过卸载CPU负荷进步单片机的功用。持续阅览以了解CLC怎么用于在运用中完成信号相位检测、互补波形生成或多参数监控。凭仗各种输入、触发和输出，CLC具有无限的可能性。
1 概述
CLC是用户可装备的外设，类似于可编程逻辑器材(PLD)，但集成在单片机中。能够挑选内部和外部输入作为CLC的输入。CLC接纳来自其他外设或输入引脚的输入。之后，它会履行预期的逻辑操作，并供给可用于操控其他外设或其他IO引脚的输出。
CLC能够接纳信号，例如内部时钟信号、其他外设的输出以及定时器输入等外设事情。能够经过信号门控级将所挑选的输入信号指向所需的逻辑功用。
CLC支撑各种逻辑功用，如AND、OR、NOT、XOR、NAND、NOR和XNOR。在CLC中，数据门控级的输出是逻辑功用挑选级的输入。输出极性级是CLC的最终一级，能够挑选所需的极性。
CLC可用作独立外设来完成次序和组合逻辑功用，然后促进快速事情触发和呼应。它还能够与其他外设一同运用，经过促进硬件中杂乱功用的自定义完成来协助扩展外设功用。
作为独立于内核的外设，CLC经过将许多简略的逻辑事情呼应从CPU卸载到外设，有效地降低了运用的CPU带宽需求。它还降低了闪存和RAM要求，因为不需求软件算法。
与软件中完成的逻辑功用比较，硬件中完成的逻辑功用具有更快的事情呼应。此外，CLC无需任何外部组件即可支撑更高等级的集成，然后减小了全体PCB尺度。
2 相位检测器
CLC的多功用特性和简便性扩展了PIC® MCU的规划才能。证明CLC才能的一个很好的比如是相位检测器。相位检测器可用于许多运用，包含间隔丈量。它的作业原理是，当接连的RF波向方针发射时，到方针的间隔与发射波和接纳波之间的相移成份额。CLC可用于丈量相同频率的两个信号之间的相位差。发射和接纳的波用作CLC的输入，而且CLC输出处的两个信号之间的相位差可用于核算源和方针之间的间隔。
在运用CLC的相位检测器完成中，CLC中的AND-OR逻辑功用可用于完成XOR功用以丈量相位差的巨细，D型触发器(D-FF)逻辑功用有助于取得信号的超前和滞后信息。除了方波之外，还能够丈量其他类型模拟信号(例如正弦波)之间的相位。图1描绘了运用CLC的相位检测器的装备。
将相位差待测的源信号作为输入馈送到两个比较器，这两个比较器被装备为过零检测器(ZCD)。ZCD将输入模拟信号转换为相同频率的方波。假如源信号是方波，则不需求ZCD。方波作为输入从内部衔接到多个CLC模块。
CLC1和输入捕捉(IC)外设用于确认相位差的巨细。CLC1装备为AND-OR逻辑功用，从中可得到XOR功用。CLC1的经XOR操作的输出作为源信号从外部衔接到IC。凭仗经XOR操作的输出的脉冲宽度，可得出两个波之间的相位差的巨细，该脉冲宽度由IC丈量。假如CLC1输出不发生信号，则源信号同相。
为了确认两个输入波形的相位超前和滞后信息，CLC装备为D-FF形式，其间一个方波运用D输入，另一个用作时钟。CLC2的高电平或低电平输出用于确认D输入的相位超前仍是滞后于时钟输入。丈量相同频率的两个信号之间的相位角在许多运用中都非常有用，包含计量、数字电源体系、通讯和医疗仪器。
3 互补波形发生器
运用CLC的另一种办法是在互补波形发生器(CWG)中。CWG从其输入源发生带有死区操控的互补波形。在两个信号之间刺进死区时刻，以防止各种电源运用中的直通电流。
该运用阐明了怎么运用CLC外设的边缘检测和中止功用，以单个捕捉/比较/PWM(SCCP)模块作为输入源生成互补波形。
一般，电机操控等运用需求多个互补波形发生器来操控其功用。多重捕捉/比较/PWM(MCCP)模块可经过操控其输出端的死区来发生具有非堆叠信号的互补波形。可是，假如运用需求的MCCP实例多于器材中可用的实例，则能够将SCCP与CLC结合运用。
具有SCCP的CLC外设可用于生成具有所需死区的互补波形，因为SCCP自身不能生成非堆叠信号。
能够为边缘对齐和中心对齐的SCCP输出增加死区。图2所示为在边缘对齐形式下操控SCCP输出死区的CLC1、CLC2和CLC3装备。
例如，能够经过输出发生互补波形的MCCP外设来驱动全桥电机驱动器电路。但是，假如要驱动多个这样的全桥电机驱动器电路，而且器材上可用的MCCP外设的数量缺乏，则能够将SCCP与CLC结合运用。
4 多参数监控
一般，运用需求一同监控不同的参数，例如温度、压力和湿度。假如这些参数开端跳过上限或下限阈值，则能够采纳必要的办法来防止灾难性结果。
多个比较器可用作CLC的源输入。在单片机中，比较器可用于仅监控一个参数。能够运用CLC组合多个比较器的输出，以监控多个参数。
当监控的任何或一切参数超越必定限值时，能够采纳必要的办法。图3所示为用于监控两个不同参数的CLC装备。
在实践中，该运用用于监控工业设备中的温度和压力，以便在任一参数超越预设阈值时封闭设备。它还可用于监控离线不间断电源中的电压巨细。
5 定论
经过在外设会集增加可装备逻辑单元，用户能够在PIC单片机中集成简略的板载逻辑规划。组合不同外设的输出增强了现有外设的功用，然后扩展了外设能够完成的运用的规模。
因为与软件中完成的逻辑功用比较，硬件中完成的逻辑功用具有更快的事情呼应，因而CLC有助于进步整个体系的速度。它还可供给更高等级的集成，而无需外部逻辑门来完成逻辑功用，然后减少了所需部件的数量并缩小了PCB的全体尺度。CLC还有助于运用不同的逻辑门组合各种输入源信号以发生彻底不同的信号。
一切这些灵敏的输入和输出以及逻辑功用都能够经过根据GUI的东西轻松完成，该东西称为MPLAB代码装备器(MCC)，可为您的运用生成易读的C代码。
参考文献：
[1]Venkategowda M.运用CLC扩展PIC MCU功用的运用笔记[R/OL].http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00002133a.pdf
本文来源于《电子产品世界》2018年第9期第77页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
