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第1章 绪论1

1.1 英飞凌微控制器家族概述1

1.2 英飞凌16位单片机1

1.2.1 历史1

1.2.2 XE164FN系列性能特点2

1.2.3 产品子系列及区别6

1.2.4 XE164FN系列产品介绍6

1.3 英飞凌XE164FN系列单片机开发环境8

1.4 本书附注8

1.4.1 缩写注释8

1.4.2 外设单元命名规则9

第2章 XE164FN的体系架构10

2.1 架构概况10

2.2 特性总结11

2.3 系统内核单元11

2.3.1 中央处理单元（CPU）12

2.3.2 存储器保护单元（MPU）13

2.3.3 可编程多优先级中断系统13

2.3.4 系统资源接口14

2.4 片上系统资源14

2.4.1 存储器区域14

2.4.2 外部总线接口15

2.5 片上外设模块16

2.5.1 外设接口16

2.5.2 外设时序16

2.5.3 捕获／比较单元CAPCOM（CC2）16

2.5.4 捕获／比较单元CCU6（CCU6）17

2.5.5 通用定时器单元（GPT）18

2.5.6 实时时钟（RTC）19

2.5.7 模数转换器（ADC）19

2.5.8 通用串行接口通道模块（USIC）20

2.5.9 MultiCAN模块（MultiCAN）21

2.5.1 0系统定时器22

2.5.1 1 看门狗定时器22

2.5.1 2存储器检查器模块23

2.5.1 3并行端口23

2.6 时钟产生23

2.7 功率管理23

2.8 片上调试支持24

第3章 开发工具与编程环境25

3.1 开发流程25

3.2 寄存器配置环境（DAvE）25

3.2.1 DAvE软件功能25

3.2.2 DAvE安装25

3.2.3 DAvE操作介绍26

3.3 编程与调试环境（Tasking）31

3.3.1 Tasking版本介绍32

3.3.2 Tasking下载与安装32

3.3.3 Tasking License申请34

3.3.4 界面布局36

3.3.5 使用Tasking完成例程37

3.4 编程与调试环境42

3.4.1 导入程序43

3.4.2 编译43

3.4.3 在线调试设置43

3.4.4 下载45

3.5 仿真器的安装与使用46

3.5.1 DAP Mini Wiggler46

3.5.2 DAS47

3.5.3 使用Memtool工具下载代码48

第4章 中央处理器51

4.1 内核简介51

4.2 CPU组成52

4.3 流水线53

4.4 代码寻址54

4.5 数据寻址54

4.5.1 短寻址模式55

4.5.2 长寻址模式55

4.5.3 间接寻址模式57

4.5.4 DSP寻址模式58

4.5.5 系统堆栈59

4.6 标准数据处理60

4.7 DSP数据处理61

4.7.1 MAC的体系架构62

4.7.2 CoREG寻址模式63

4.7.3 CoMAC单元65

4.7.4 其他MAC指令68

4.7.5 MAC单元的使用方法69

4.8 DSP功能的开发方法70

4.8.1 全汇编开发DSP功能70

4.8.2 C与汇编混合编程71

4.8.3 内联函数编程73

4.8.4 用库编写DSP函数74

4.8.5 用C语言编程75

4.8.6 建议76

4.9 通用寄存器与常数寄存器77

第5章 存储器结构79

5.1 地址映射79

5.2 程序存储器81

5.2.1 程序／数据SRAM（PSRAM）81

5.2.2 非易失程序存储器（Flash）82

5.3 数据存储器83

5.3.1 双端口RAM（DPRAM）83

5.3.2 数据SRAM（DSRAM）84

5.3.3 备用RAM（SBRAM）84

5.3.4 标记存储器（MKMEM）84

5.4 特殊功能寄存器／寄存器区84

5.4.1 特殊功能寄存器85

5.4.2 通用寄存器85

5.4.3 PEC源指针和目的指针86

5.5 IO区86

5.6 外部存储空间87

5.7 保护机制87

5.7.1 位保护87

5.7.2 存储器保护单元（MPU）88

5.8 外部存储器控制88

5.8.1 特性归纳89

5.8.2 概述89

5.8.3 命名规则89

5.8.4 时序描述89

5.8.5 最快访问周期92

5.8.6 地址窗93

5.8.7 READY控制的总线周期94

5.8.8 EBC空闲状态95

5.8.9 EBC的实现96

5.9 实例：使用Flash模拟外部 EEPROM97

5.9.1 EEPROM驱动介绍98

5.9.2 EEPROM模拟算法98

5.9.3 EEPROM驱动函数104

5.9.4 EEPROM仿真示范107

5.9.5 示范程序111

第6章 系统控制单元114

6.1 电源系统114

6.1.1 电压看门狗（SWD）115

6.1.2 监控内核域的电压电平116

6.1.3 供电系统116

6.1.4 控制供电系统118

6.2 复位控制118

6.2.1 复位架构118

6.2.2 复位操作119

6.2.3 复位请求触发源120

6.2.4 模块复位行为121

6.3 外部服务请求（ESR）121

6.4 外部请求单元（ERU）123

6.4.1 概述123

6.4.2 ERU输入连接124

6.4.3 外部请求选择单元（ERSx）125

6.4.4 事件触发逻辑（ETLx）126

6.4.5 连接矩阵127

6.4.6 输出门控单元（OGUy）127

6.5 时钟系统130

6.5.1 振荡器130

6.5.2 时钟产生单元131

6.5.3 PLL132

6.5.4 时钟源控制133

6.5.5 外部时钟输出135

6.6 看门狗定时器136

6.6.1 看门狗定时器的操作137

6.6.2 看门狗定时器的工作模式137

6.6.3 挂起模式支持139

6.7 SCU中断产生139

6.7.1 中断支持141

6.7.2 SCU中断请求源141

6.8 低功耗模式141

6.8.1 功率节约模式141

6.8.2 其他降低功耗的方法142

6.9 CSTART.c文件142

6.10启动设置143

6.10.1 启动选择143

第7章 并行端口145

7.1 一般描述145

7.1.1 基本端口操作145

7.1.2 输入级控制145

7.1.3 输出驱动控制146

7.2 端口寄存器描述147

7.2.1 引出端驱动控制147

7.2.2 端口输出寄存器149

7.2.3 端口输出修改寄存器149

7.2.4 端口输入寄存器150

7.2.5 端口输入／输出控制寄存器150

7.2.6 端口数字输入禁用寄存器151

7.3 端口描述151

7.3.1 P0口151

7.3.2 P1口152

7.3.3 P2口152

7.3.4 P4口152

7.3.5 P5口153

7.3.6 P6口153

7.3.7 P7口153

7.3.8 P10口153

7.3.9 P15口154

7.4 引脚描述154

7.5 专用引脚154

7.6 实例：闪烁的LED灯155

7.6.1 DAvE配置155

7.6.2 添加用户代码156

第8章 中断与异常情况控制157

8.1 简介157

8.2 中断仲裁158

8.3 中断控制159

8.3.1 中断优先级与组优先级160

8.3.2 寄存器PSW的全局中断控制功能160

8.3.3 可选的中断禁止161

8.3.4 中断类管理161

8.4 中断向量表162

8.5 中断跳转表缓存163

8.6 CPU状态保存163

8.7 CPU上下文切换164

8.8 快速寄存器组切换164

8.9 实例：使用中断向量表和跳转表缓存165

8.10 强制中断功能166

8.10.1 软件强制中断167

8.10.2 硬件强制中断167

8.11 外围事件控制器170

8.11.1 PEC源和目的指针170

8.11.2 功能控制171

8.11.3 通道分配173

8.12 外部中断173

8.12.1 外部请求单元174

8.12.2 使用外设引脚174

8.13 OCDS请求174

8.14 中断节点175

8.14.1 物理中断节点175

8.14.2 中断节点共享177

8.15 实例：PEC的使用178

8.15.1 定时器GPT配置178

8.15.2 中断控制器Interrupt配置180

8.15.3 IO口配置181

8.15.4 添加用户代码181

第9章 通用定时器单元183

9.1 简介183

9.2 定时器模块GPT1183

9.2.1 GPT1核心定时器控制184

9.2.2 GPT1辅助定时器T2/T4的控制189

9.2.3 GPT1定时器的中断控制193

9.2.4 GPT1时钟信号控制193

9.3 定时器模块GPT2194

9.3.1 GPT2核心定时器T6的控制196

9.3.2 GPT2辅助定时器T5的控制197

9.3.3 GPT2寄存器CAPREL工作模式199

9.3.4 GPT2时钟信号控制202

9.3.5 GPT2定时器和CAPREL的中断控制203

9.4 GPT模块接口203

9.5 实例：LED灯周期闪烁204

9.5.1 定时器配置204

9.5.2 IO配置206

9.5.3 添加用户代码206

第10章 通用串行接口通道208

10.1 简介208

10.1.1 特性概述208

10.1.2 通道结构209

10.1.3 波特率发生器209

10.1.4 通道事件和中断210

10.1.5 基本的数据缓存结构210

10.1.6 FIFO缓存结构211

10.2 操作USIC211

10.2.1 寄存器概述211

10.2.2 操作USIC通信通道212

10.2.3 操作输入级214

10.2.4 操作发送数据通路216

10.2.5 操作接收数据通路219

10.2.6 操作FIFO数据缓存220

10.3 异步串行通道（ASC）223

10.3.1 信号描述223

10.3.2 帧格式224

10.3.3 操作ASC226

10.3.4 硬件LIN支持231

10.3.5 使用DavE进行ASC配置232

10.4 同步串行通道（SSC）234

10.4.1 信号描述234

10.4.2 操作SSC238

10.4.3 主控模式下操作SSC240

10.4.4 从控模式下操作SSC244

10.4.5 使用DavE进行SSC配置245

10.5 IIC总线协议（IIC）247

10.5.1 简介247

10.5.2 操作IIC250

10.5.3 数据流处理254

10.5.4 使用DavE进行IIC配置257

10.6 实例：通用串行口使用258

10.6.1 USIC0配置258

10.6.2 USIC1配置259

10.6.3 USIC2配置261

10.6.4 添加代码262

第11章 捕获／比较单元CCU6263

11.1 简介263

11.1.1 功能总览263

11.1.2 结构框图264

11.1.3 寄存器概述264

11.2 定时器T12265

11.2.1 功能简介265

11.2.2 时钟选择266

11.2.3 计数模式267

11.2.4 比较模式269

11.2.5 通道状态位271

11.2.6 类磁滞控制模式273

11.2.7 比较模式输出路径273

11.2.8 死区时间的产生273

11.2.9 捕获模式278

11.2.1 0实例：产生6路PWM信号281

11.2.1 1实例：产生SPWM信号284

11.3 定时器T13289

11.3.1 功能简介289

11.3.2 时钟选择290

11.3.3 计数模式291

11.3.4 事件同步模式291

11.3.5 比较模式292

11.3.6 比较模式输出路径293

11.3.7 映射寄存器传送295

11.3.8 实例：多通道模式调制295

11.4 中断结构298

11.5 强制中断处理300

11.6 多通道模式302

11.7 霍尔传感器模式303

11.7.1 霍尔序列评估304

11.7.2 霍尔序列比较逻辑305

11.7.3 霍尔模式标志位306

11.7.4 实现无刷直流电机控制的霍尔模式307

11.8 一般模块操作311

第12章 模数转换器312

12.1 特性简介312

12.1.1 功能总览312

12.1.2 结构特性313

12.1.3 内核结构313

12.2 ADC模块的时钟方案314

12.3 请求源仲裁器315

12.4 转换启动模式317

12.5 顺序请求源处理318

12.5.1 顺序转换执行的操作319

12.5.2 顺序请求源的使用320

12.5.3 请求源事件和中断321

12.5.4 实例：顺序请求源处理322

12.6 扫描请求源处理325

12.6.1 扫描转换执行的操作325

12.6.2 扫描请求源的使用326

12.6.3 请求源事件和中断327

12.6.4 实例：扫描请求处理328

12.7 转换结果处理331

12.7.1 数据压缩滤波331

12.7.2 结果保存332

12.7.3 等待读取模式333

12.7.4 结果事件中断333

12.7.5 结果FIFO缓存333

12.7.6 结果寄存器配置334

12.7.7 实例：转换结果处理335

12.8 通道相关功能339

12.8.1 输入组340

12.8.2 参考选择341

12.8.3 替换特性341

12.8.4 边界检查342

12.8.5 通道事件中断343

12.9 附加特性344

12.9.1 外部复用器控制344

12.9.2 支持并行采样的同步转换345

12.9.3 等间隔采样345

12.9.4 断线检测346

12.10 XE164FN中ADC的实现346

12.10.1 模拟信号的连接346

12.10.2 数字信号的连接348

12.11 实例：ADC与CCU6的同步采样348

第13章 捕获／比较单元——CAPCOM2357

13.1 简介357

13.1.1 模块结构357

13.1.2 寄存器概览358

13.2 CC2定时器359

13.2.1 定时器模式时钟360

13.2.2 计数器模式360

13.2.3 定时器溢出和重载361

13.2.4 定时器中断362

13.3 捕获／比较通道362

13.4 捕获模式363

13.5 比较模式操作364

13.5.1 比较模式0365

13.5.2 比较模式1365

13.5.3 举例：比较模式0和1的时序365

13.5.4 比较模式2366

13.5.5 比较模式3366

13.5.6 举例：比较模式2和3的时序367

13.6 双寄存器比较模式369

13.7 CAPCOM中断370

13.8 比较输出信号的产生370

13.9 单次事件操作371

13.10 交错和非交错操作371

13.11 模块实现374

13.11.1 内部连接375

13.11.2 外部连接375

13.12 实例375

13.12.1 实例1：通过CC2定时器模式闪烁LED375

13.12.2 实例2：通过CC2双寄存器比较模式产生PWM信号379

第14章 控制器局域网络（MultiCAN）控制器385

14.1 特性概述385

14.2 模块结构386

14.3 节点控制387

14.3.1 CAN帧计数器388

14.3.2 CAN节点分析模式388

14.3.3 CAN错误处理391

14.3.4 节点波特率设置391

14.4 报文对象393

14.4.1 报文对象列表结构393

14.4.2 报文对象功能400

14.4.3 报文对象FIFO结构401

14.4.4 网关模式403

14.4.5 外来远程请求405

14.5 CAN中断405

14.5.1 中断结构405

14.5.2 CAN节点中断406

14.5.3 报文对象中断407

14.5.4 报文挂起408

14.6 实例409

14.6.1 实例1：回环模式409

14.6.2 实例2：外部收发设置414

第15章 基于XE164FN的最小系统硬件开发平台419

15.1 硬件开发平台结构及功能419

15.2 XE164FN评估板419

15.2.1 系统组成419

15.2.2 微控制器420

15.2.3 电源和指示灯420

15.2.4 复位电路421

15.2.5 时钟信号421

15.2.6 启动配置421

15.2.7 调试接口OCDS421

15.2.8 通信电路422

15.2.9 PCB设计注意事项422

15.3 XE164FN转接板424

15.3.1 系统组成424

15.3.2 信号处理电路425

15.3.3 数模转换电路426

15.4 低压电机功率板426

15.4.1 系统组成426

15.4.2 驱动芯片427

15.4.3 电源和指示灯427

15.4.4 电流传感器428

第16章 基于XE164FN的永磁同步电动机控制429

16.1 永磁同步电机数学模型429

16.1.1 磁链方程429

16.1.2 电压方程430

16.1.3 转矩方程430

16.1.4 运动方程430

16.2 矢量控制及坐标系变换430

16.2.1 简介430

16.2.2 坐标变换431

16.2.3 空间矢量调制（SVPWM）算法实现433

16.3 使用XE164FN实现PMSM的矢量控制439

16.3.1 系统结构439

16.3.2 外设配置439

16.3.3 模块设计447

16.3.4 系统软件设计453

参考文献457