你知道MCU的技术原理吗?如何选择MCU电源及元件?
时间：2022-09-25 11:00:00
一、MCU技术原理
MCU同温度传感器之间通过I2C总线连接。I2C总线占用2条MCU输入输出口线，两者之间的通信完全依赖于软件。温度传感器的地址可以通过两个地址引脚设置，使一个地址I2C这样的传感器可以同时连接到总线上。在本方案中，传感器的7位地址已设置为100100。MCU需要访问传感器时，先发出8位寄存器指针，再发出传感器地址(7位地址，低位为WR信号)。传感器中有三个寄存器MCU用8位寄存器指针确定MCU使用哪个寄存器？在本方案中，主程序将不断更新传感器的配置寄存器，使传感器在单步模式下工作，每次更新时测量温度。
读取传感器测量值寄存器的内容，MCU传感器地址和寄存器指针必须先发送。MCU发出启动信号，然后发送传感器地址RD/WR管脚设置为高电平，可读取测量值寄存器。
在传感器测量值寄存器中读取16位数据，MCU8位数据通信必须与传感器进行两次。当传感器上电时，默认测量精度为9位，分辨率为0.5 C/LSB(量程为-128.5 C至128.5 C)。本方案采用默认测量精度，可根据需要重新设置传感器，将测量精度提高到12位。如果只需要一般的温度指示，如自动调温器，则分辨率为1 C能满足要求。在这种情况下，可以忽略传感器的低8位数据，只有高8位数据才能达到分辨率1 C设计要求。由于寄存器是按先高8位后低8位的顺序读取的，所以低8位数据既可以读取不读取。只读取高8位数据有两个好处。一是缩短MCU与传感器一起工作，降低功耗；二是不影响分辨率指标。
MCU读取传感器的测量值后，进行转换并显示结果LCD上面。整个处理过程包括:判断显示结果的正负号，从二进制码到BCD代码转换，数据传输到LCD相关寄存器。
数据处理和显示结果后，MCU向传感器发出单步指令。单步指令允许传感器启动温度测试，然后自动进入等待模式，直到模数转换完成。MCU发出单步指令后，进入LPM3模式，这时MCU系统时钟继续工作，产生定时中断唤醒CPU。编程可以调整定期长度，以满足具体应用的需要。
二、MCU考虑到电源电路和元件的选择
MCU一般需要内核电源、参考电源、一般电源，各电源的性能参数不同。为稳定运行，MCU这些电源必须具备负载瞬态波动低、纹波抑制比高、功耗低三个条件。MCU核电源最重要。目前MCU内核的电压约为1.0-1.2V，这个值倾向于下降，预计未来将达到0.8-1.2V满足智能手机、平板电脑等智能终端不断发展的小型化、轻量化、低能耗需求。
1.设计要求
MCU内核电源是几百mA负载电流，或CPU峰值电流在处理大负荷时瞬时升降。如果峰值电压随负载电流的突然增加和突然下降而大幅波动，则可能会出现控制逻辑功能，导致整个设置MCU故障发生。因此，负载的瞬态响应性能非常重要。为了避免噪声引起的逻辑故障，核电源必须提供稳定的低压，并能够消除来自噪声的逻辑故障PMIC和DC-DC转换器等设备的开关噪声，纹波抑制比高。由于MCU会发热，需要降低功耗，减少功耗MCU对周围环境的影响。
在各种电压调节器件中，LDO稳压器广泛应用于智能手机、平板电脑等智能终端，可不断满足这些设备的小、轻、低能耗需求。特别是移动设备或图像和视听设备的应用MCU的电源中，1V低LDO要求越来越苛刻。
2.组件选择
外形小，功耗低LDO稳压器能满足上述要求。VBIAS输入电压为2.5V或以上，VOUT为1.4V或以上，外部输入电压的电源必须尽可能稳定，其噪声将显著影响LDO驱动电路的输出电压。外部电源的启动时间应遵循VBIAS→VIN→CONTROL.”进行。
(1)LDO
TCR5BM/8BM系列LDO采用最新一代工艺制造的低导电阻N沟MOSFET以及外部偏置电压，可提供低至0.8V或高至3.6V的VOUT，并将功率损失的罪魁祸首压差降低到行业最低压差水平。TCR5BM系列支持低至100mV的压差和最高达500mA输出电流，而TCR8BM系列支持低至170mV最大压差8000mA输出电流。这些小表面贴装LDO稳压器具有98dB波纹抑制比(典型值)可以实现稳定运行，抑制可能导致故障的外部环境和DC-DC转换器的高频噪声。它们还可以提供快速负载的瞬态响应，以避免原因IC由快速切换引起的操作模式故障。
(2)电容器
建议选择电路中的电容器ESR不大于1.0Ω选择瓷介电容器时，应考虑工作环境。为稳定工作，必须在那里VIN引脚连接1μF或者更大的电容器，在VBIASui您称之为连接不小于0.1μF电容器，在VOUT引脚连接不小于2.2μF的电容器。尽管设计时已经考虑了一些可能的振荡问题，例如内置相位补偿电容，布线产生的电容和电感依然可能引起振荡，这取决于PCB图案和使用环境。
还有一些常规注意事项，VIN和GND两个引脚不能形成环路，布线欢度尽可能大，以减少布线阻抗。此外，应特别注意布线路径，以确保这些阻抗不会影响LDO内部电路。VBIAS布线不宜过长，否则容易引起噪音。
以上是小编带来的MCU相关内容，通过本文，希望大家对MCU技术原理、MCU对电源和元件的选择有一定的了解。
