Microchip公司的PIC18F2331/2431/4331/4431 是增強(qiáng)性閃存微控制器，采用納瓦（nanoWatt）技術(shù)，并具有高性能的PWM和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本文介紹閃存微控制器PIC18F2331/2431/4331/4431的主要性能及其評(píng)估板的性能和詳細(xì)的電路圖。

PIC18F2331/2431/4331/443128/40/44-Pin Enhanced Flash Microcontrollers with nanoWatt Technology, High-Performance PWM and A/D

該系列具備所有PIC18 單片機(jī)固有的優(yōu)點(diǎn)，即以實(shí)惠的 價(jià)格提供出色計(jì)算性能，以及高耐久性的增強(qiáng)型閃存程序存儲(chǔ)器和高速10 位A/D 轉(zhuǎn)換器。除了這些優(yōu)點(diǎn)之外，PIC18F2331/2431/4331/4431 系列還增強(qiáng)了器件設(shè)計(jì)，使得該系列單片機(jī)成為許多高性能、功率控制和電機(jī)控制應(yīng)用的明智選擇。這些特別的外設(shè)包括：

插入可編程死區(qū)時(shí)間的14 位分辨率功率控制PWM 模塊（Power Control PWM odule，PCPWM）
運(yùn)動(dòng)反饋模塊（Motion Feedback Module，MFM）包含一個(gè)3 通道輸入捕捉（Input Capture， IC）模塊和正交編碼器接口 （Quadrature Encoder Interface， QEI）
高速10 位A/D 轉(zhuǎn)換器（HSADC）
PCPWM 能夠產(chǎn)生至多8 個(gè)插入死區(qū)時(shí)間的互補(bǔ)PWM輸出。過驅(qū)動(dòng)電流由片外模擬比較器或數(shù)字故障輸入引腳（FLTA 和FLTB）檢測(cè)。
MFM 正交編碼器接口提供精確的轉(zhuǎn)子位置反饋和／或速度測(cè)量?？梢允褂肕FM 的3 個(gè)輸入捕捉或外部中斷檢測(cè)使用霍爾傳感器反饋的電子換相電機(jī)應(yīng)用（例如，BLDC 電機(jī)驅(qū)動(dòng)）的轉(zhuǎn)子狀態(tài)。PIC18F2331/2431/4331/4431 器件還有閃存程序存儲(chǔ) 器和一個(gè)內(nèi)建了LP 振蕩模式的內(nèi)部RC 振蕩器。

1.1 新的內(nèi)核功能
1.1.1 納瓦（nanoWatt）技術(shù)
PIC18F2331/2431/4331/4431 系列的所有器件具有一系列能在運(yùn)作時(shí)顯著降低功耗的功能。關(guān)鍵的幾項(xiàng)包括：
備用運(yùn)行模式：通過將Timer1 或內(nèi)部振蕩電路作為單片機(jī)時(shí)鐘源，可使代碼執(zhí)行時(shí)的功耗降低大約90%。

多種空閑模式：?jiǎn)纹瑱C(jī)還可在其CPU 內(nèi)核禁止的情況下運(yùn)行，而外設(shè)仍能繼續(xù)工作。處于這種狀態(tài)時(shí)，功耗能降得更低，甚至降低到只有正常工作需求的4%。

動(dòng)態(tài)模式切換：運(yùn)用代碼可在器件工作時(shí)調(diào)用功耗管理模式，以便用戶將節(jié)約能耗的理念融入到他們的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)中。

關(guān)鍵模塊的功耗更低：Timer1 和看門狗定時(shí)器模塊的功耗需求降低多達(dá)80%，兩者的典型值分別為1.1μA 和2.1 μA。

1.1.2 多個(gè)振蕩器選項(xiàng)和功能
PIC18F2331/2431/4331/4431 系列的所有器件均可提供9 個(gè)不同的振蕩器選項(xiàng)，這樣用戶在開發(fā)應(yīng)用硬件時(shí)就有很大的選擇范圍。包括：
四個(gè)晶振模式，使用晶振或陶瓷諧振器。
兩個(gè)外部時(shí)鐘模式，可選擇使用兩個(gè)引腳（振蕩器輸入引腳和四分頻時(shí)鐘輸出引腳）或一個(gè)引腳（振蕩器輸入引腳，四分頻時(shí)鐘輸出引腳重新分配為通用I/O 引腳）。
兩個(gè)外部RC 振蕩器模式，與外部時(shí)鐘模式選用相同的引腳。
一個(gè)內(nèi)部振蕩電路，提供一個(gè)8 MHz 的時(shí)鐘源和一個(gè)INTRC 時(shí)鐘源（大約31 kHz，溫度和VDD變化時(shí)頻率保持穩(wěn)定），并有6 個(gè)時(shí)鐘頻率可供用戶選擇（從125 kHz 到4 Hz），總共8 種時(shí)鐘頻率。

除了可將內(nèi)部振蕩電路用作時(shí)鐘源，它還提供了一個(gè)穩(wěn)定的參考源，為使該系列器件穩(wěn)健地工作，增加了以下功能：

故障保護(hù)時(shí)鐘監(jiān)視：該選項(xiàng)持續(xù)監(jiān)測(cè)主時(shí)鐘源，將其與內(nèi)部振蕩電路提供的參考信號(hào)作比較。如果發(fā)生了時(shí)鐘故障，控制器切換到內(nèi)部振蕩電路，允許繼續(xù)低速工作或安全地關(guān)閉應(yīng)用。


雙速起振：該選項(xiàng)允許內(nèi)部振蕩器在上電復(fù)位時(shí)或從休眠模式喚醒時(shí)用作時(shí)鐘源，直到主時(shí)鐘源可用時(shí)為止。這樣使得代碼可在本來的時(shí)鐘起振間隔期間執(zhí)行，甚至允許一個(gè)應(yīng)用在不返回全功率工作模式的情況下，執(zhí)行常規(guī)的后臺(tái)工作并返回休眠模式。

14 位功率控制PWM 模塊：
多達(dá)4 個(gè)具有互補(bǔ)輸出的通道
邊沿或中心對(duì)齊的操作
靈活的死區(qū)發(fā)生器
硬件故障保護(hù)輸入
占空比和周期同步更新
靈活的特殊事件觸發(fā)器輸出
運(yùn)動(dòng)反饋模塊：
三個(gè)獨(dú)立的輸入捕捉通道：
靈活的周期和脈沖寬度測(cè)量操作模式
特殊霍爾傳感器接口模塊
輸出到其他模塊的特殊事件觸發(fā)器
正交編碼器接口：
來自編碼器的2 相輸入和一個(gè)索引輸入
帶方向狀態(tài)和方向變化中斷的高低位置追蹤
速率測(cè)量
高速的200 Ksps 10 位A/D 轉(zhuǎn)換器：
多達(dá)9 個(gè)通道
兩個(gè)通道同步采樣
連續(xù)采樣：1、2 或4 個(gè)選定通道
自動(dòng)轉(zhuǎn)換能力
帶可選中斷頻率的4 字FIFO
可選的外部轉(zhuǎn)換觸發(fā)器
可編程的采集時(shí)間
靈活的振蕩器結(jié)構(gòu)：
4 種晶振模式，頻率高達(dá)40 MHz
兩個(gè)外部時(shí)鐘模式，頻率高達(dá)40 MHz

內(nèi)部振蕩電路：
8個(gè)用戶可選頻率：從31 kHz 到8 MHz
OSCTUNE 可以對(duì)頻率漂移進(jìn)行補(bǔ)償
輔助振蕩器使用Timer1 （32 kHz 時(shí)）
故障保護(hù)時(shí)鐘監(jiān)視器：
如果時(shí)鐘發(fā)生故障，允許器件安全關(guān)斷

功耗管理模式：
運(yùn)行CPU 打開，外設(shè)打開
空閑CPU 關(guān)閉，外設(shè)打開
休眠CPU 關(guān)閉，外設(shè)關(guān)閉
通常空閑模式電流降至5.8 A
通常休眠模式電流降至0.1 A
Timer1 振蕩器典型參數(shù)為1.8 A、32 kHz、2V
看門狗定時(shí)器（WDT），典型值為2.1 A
雙速振蕩器起振
外設(shè)特點(diǎn)：

灌電流/ 拉電流峰值25 mA/25 mA
三個(gè)外部中斷
兩個(gè)捕捉/ 比較/PWM （CCP）模塊：
捕捉為16 位，最大分辨率為6.25 ns （TCY/16）
比較為16 位，最大分辨率為100 ns （TCY）
PWM輸出：PWM 分辨率為1 到10 位
增強(qiáng)型USART 模塊：
支持RS-485、RS-232 和LIN 1.2
啟動(dòng)位自動(dòng)喚醒
自動(dòng)波特率檢測(cè)
使用內(nèi)部振蕩電路的RS-232 工作模式（無需外部晶振）

特殊單片機(jī)特性：
可進(jìn)行100,000 次擦寫操作的增強(qiáng)型閃存程序存儲(chǔ)器（典型值）
可進(jìn)行1,000,000 次擦寫操作的數(shù)據(jù)EEPROM存儲(chǔ)器（典型值）
閃存/ 數(shù)據(jù)EEPROM 保存時(shí)間：100 年
可在軟件控制下自行編程
中斷有優(yōu)先級(jí)
8 X 8 單周期硬件乘法器
擴(kuò)展的看門狗定時(shí)器（WDT）：
具有41 ms 到131s 的可編程周期
通過兩個(gè)引腳進(jìn)行單電源供電在線串行編程（In-Circuit Serial Programming™， ICSP™）

通過兩個(gè)引腳在線調(diào)試（In-Circuit Debug，ICD）
調(diào)試時(shí)安全驅(qū)動(dòng)PWM 輸出
PICDEM MC LV開發(fā)板支持28引腳的 PIC18F微控制器和dsPIC30F數(shù)字信號(hào)控制器，控制馬達(dá)的額定值高達(dá)48V 和 2.2 A。