引言

　　Microchip Technology Inc.（美國微芯科技公司）今天宣布在其PIC32單片機(jī)系列中新增一款具備集成USB 2.0 On-The-Go （OTG） 功能的低成本器件。至此，PIC32單片機(jī)系列中的7款通用器件率先投入批量生產(chǎn)。Microchip PIC32系列現(xiàn)一共擁有12款器件，能滿足客戶對性能、內(nèi)存及USB OTG連接性能日益增長的需求。另外，Microchip現(xiàn)提供37款8位、16位和32位USB PIC單片機(jī)，從28引腳的PIC18封裝到100引腳的80 MHz PIC32封裝，一應(yīng)俱全。PIC32系列不僅為嵌入式設(shè)計(jì)人員帶來更高的性能及容量更大的存儲器，還可在引腳、外設(shè)及軟件等方面，保持與Microchip 16位單片機(jī)及數(shù)字信號控制器（DSC）系列的兼容性。為進(jìn)一步方便移植和節(jié)省開發(fā)工具投資，Microchip是現(xiàn)今一家8位、16位和32位器件的完整產(chǎn)品線都由單一集成開發(fā)環(huán)境——的MPLAB? IDE支持的供應(yīng)商。

　　現(xiàn)今消費(fèi)者對更新興、更易使用和可升級的產(chǎn)品不斷增長的需求，促使嵌入式設(shè)計(jì)人員在應(yīng)用中添加的USB OTG功能。個人計(jì)算機(jī)（PC）等產(chǎn)品僅以主機(jī)角色運(yùn)行，而USB閃存驅(qū)動器等其他產(chǎn)品則僅用作器件。而OTG功能為產(chǎn)品賦予雙重角色 —— 通過自動協(xié)商功能，在兩個OTG產(chǎn)品進(jìn)行USB連接時決定哪個產(chǎn)品作為嵌入式主機(jī)，哪個產(chǎn)品作為器件。Microchip PIC32單片機(jī)集成了USB OTG功能，讓設(shè)計(jì)人員可以為產(chǎn)品靈活地添加所有三種USB工作模式。此外，PIC32 USB OTG系列的所有單片機(jī)均包含一個USB OTG PHY，有助于降低BOM成本并節(jié)省印刷電路板空間。

　　Microchip 高性能單片機(jī)部門總監(jiān)Patrick Johnson表示：“長期以來，PIC? MCU一直是嵌入式USB應(yīng)用所需8位單片機(jī)的。這次，Microchip在USB OTG PIC32單片機(jī)系列中增添了全新的低成本器件，而其中7款器件也率先投入量產(chǎn)，在其的通用嵌入式單片機(jī)市場繼續(xù)為業(yè)界提供完善的產(chǎn)品系列，共有超過500多款的8位、16位及32位單片機(jī)和數(shù)字信號控制器，且都得到同一開發(fā)環(huán)境支持?！?/P>

　　1 PIC32系列單片機(jī)簡介

　　PIC32系列單片機(jī)是Microchip Technology Inc.（美國微芯科技公司）推出的高性能32位單片機(jī)，它是以MIPS32架構(gòu)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的。目前推出的PIC32MX3XX分支為通用型，PIC32MX4XX分支帶有USB功能，PIC32MX5XX分支帶有USB和CAN功能，PIC32MX6XX分支帶有USB和Ethernet功能，PICMX7XX分支則帶有USB、CAN和Ethernet功能。PIC32系列單片機(jī)采用哈佛結(jié)構(gòu)，帶有5級流水線，工作頻率80 MHz；具有高效指令架構(gòu)、高性能硬件乘法器／累加器及多至8組32個內(nèi)核寄存器，可實(shí)現(xiàn)1.56一款DMIPS／MHz的運(yùn)行速度。此外，PIC32系統(tǒng)具有指令和ROM數(shù)據(jù)預(yù)取緩沖器的64字節(jié)高速緩存，128位寬的閃存，可縮短單個指令的取指時間，支持MIPSl6e 16位指令集構(gòu)架，可多減少40％的代碼。

　　PIC32系列單片機(jī)包括了閃存范圍從32 KB到512 KB的可擴(kuò)展器件，片上RAM從8 KB到128 KB，引腳與64／100引腳的16位單片機(jī)PIC24FJ-XXXGA系列兼容，新推出的PIC32MX5XX／6XX／7XX提供XBGA的封裝。另外，PIC32系列單片機(jī)帶有豐富的外設(shè)資源——5個定時器、16路通道的10位A／D轉(zhuǎn)換器及通信接口，即SPI、I2C、UART和PMP，同時PIC32還有集成的CRC計(jì)算功能和基于模式的傳輸終端選擇功能的DMA控制器。此外，PIC32MX5／6／7系列包括10／100 Mbps以太網(wǎng)、CAN2.0b控制器、USB主設(shè)備／從設(shè)備和OTG。

　　PIC32系列單片機(jī)不僅比PIC 8位、16位單片機(jī)速度更快、性能更強(qiáng)，同時相對于ARM系列的32位單片機(jī)也具有一定的優(yōu)勢。雖然Microc-hip能選擇的MISP 4K時鐘頻率只有80 MHz，但是由于MIPS內(nèi)核簡潔，多家處理器評估機(jī)構(gòu)確認(rèn)PIC32的處理能力總體性能更高，而且PI-C32的指令多為單周期指令，比多周期指令執(zhí)行速度更迅捷。PIC32系列單片機(jī)多達(dá)128 KB的RAM，使其在數(shù)據(jù)處理上更具優(yōu)。Microchip微公司還有一個非常獨(dú)特的優(yōu)勢，就是該公司所有8、16和32位的器件都是充分兼容的，所有的這些全系列的產(chǎn)品使用的都是同樣的開發(fā)工具，單一的開發(fā)環(huán)境，軟件庫也是全面兼容的，這對于客戶更為方便。此外，Ashling、Green Hills及Hi-Tech提供了完整工具鏈支持，CM-X、Exp-ress Logic等提供RTOS支持，EasyGUI、Segger、RamTeX及Micrium等提供繪圖工具支持。值得一提的是，微芯公司為開發(fā)人員準(zhǔn)備了入門工具包，示例源文件，同時提供了如USB、TCP／IP協(xié)議棧，以及Graphics和FATl6文件系統(tǒng)開發(fā)的中間件模塊。PIC32的MPLAB C32編譯器包括了16位Microchip MCU兼容的軟件外設(shè)函數(shù)庫，以更加方便快捷地使用外沒模塊。PIC32系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

    Microchip集成開發(fā)工具支持所有PIC32型號單片機(jī)，包括MPLAB集成開發(fā)環(huán)境(IDE)、MPLAB C32 C編譯器、MPLAB REAL ICE仿真系統(tǒng)、MPLAB ICD2在線調(diào)試器及Explore 16開發(fā)板等。PIC32系列單片機(jī)要求MAPLAB IDE版本要在8．0以上，現(xiàn)版本為8．43，MAPLAB IDE軟件可以從微芯公司網(wǎng)站www．microchip．com。MPLAB ICD2在線調(diào)試器是一款低價位的PIC開發(fā)工具，可設(shè)置一個1次斷點(diǎn)，調(diào)試能力較弱。MPLAB ICD3保留了與Microchip RJ-11接口的向后兼容，可輕松連接目標(biāo)板，迅速進(jìn)行器件編程；可多達(dá)1000個軟件斷點(diǎn)，2～5．5 V工作電壓；可支持2．0 V的低電壓調(diào)試，具有高速的編程能力，比MPLAB ICD2的編程速度快5～15倍。MPLAB REALICE仿真系統(tǒng)能夠支持標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的調(diào)試功能，如復(fù)雜斷點(diǎn)、應(yīng)用代碼的追蹤和數(shù)據(jù)采集、代碼執(zhí)行計(jì)時及實(shí)時變量監(jiān)控。新推出的MPLAB PM3通用器件編程器支持全部的PIC器件產(chǎn)品及dsPIC30系列的編程。但是MPLAB REAL ICE，ICD3和PM3價格都比較昂貴，ICD2盡管功能有限，但價格便宜，可實(shí)現(xiàn)PIC32系列的編程仿真。關(guān)于具體PIC32各型號單片機(jī)所支持的編程器、仿真器、編譯器以及各版本的IDE所支持的PIC系列型號可以在MPLAB IDE(8．0版本以上)的Configure『Select device…進(jìn)行查看。

　　2 P1032的UART串口編程

　　下面以UART串口模塊為例來敘述PIC32的開發(fā)過程，電路原理如圖2所示?？紤]到MAPLAB ICD3和MPLAB REAL ICE仿真器的價格較貴，采用了USB口的MPLAB ICD2（MPLAB IDE支持USB口的MPLABICD2，不支持串口的ICD2）。本實(shí)驗(yàn)采用MAPLAB IDE8.33集成開發(fā)環(huán)境，選擇PIC32MX32-0F128H。

    在PIC32編程中，需要對配置字進(jìn)行配置(主要是對系統(tǒng)時鐘、外設(shè)時鐘等進(jìn)行配置)。這一工作可在程序中定義，也可以通過MPLAB IDE中的菜單Configure |Configuration Bits…對配置字進(jìn)行設(shè)置；同時可通過Project | Select Language Toolsuite選擇編譯器，通過Configure | Select Device選擇芯片型號。由于MPLAB IDE8．33集成開發(fā)環(huán)境程序只是對以前版本的升級改進(jìn)，因此使用過MAPIAB IDE開發(fā)環(huán)境的開發(fā)人員可方便、快速地掌握其使用方法。本實(shí)驗(yàn)采用MPLAB C32編譯器，程序1為直接使用MPLAB C32編譯器中的軟件外設(shè)函數(shù)庫進(jìn)行UART的操作；程序2則是采用讀寫寄存器對UART進(jìn)行操作。程序?qū)崿F(xiàn)上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，PIC32單片機(jī)收到數(shù)據(jù)后返回上位機(jī)。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　PIC32系列單片機(jī)適用于各種嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，包括：工業(yè)（安防系統(tǒng)、電表、智能卡/條形碼/門禁讀卡器和儀表）；醫(yī)療（病人監(jiān)測儀、計(jì)量泵和血液分析器）；汽車（汽車數(shù)據(jù)記錄器、無線電設(shè)施、轉(zhuǎn)速表和車輛跟蹤）；通信（電力線通信電路板、媒體網(wǎng)絡(luò)控制器和GSM備用控制器）；家電 （咖啡機(jī)、洗衣機(jī)、健身器材、洗碗機(jī)和空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)）；以及消費(fèi)電子產(chǎn)品 （GPS模塊、家居自動化和MP3播放器接口/適配器）。

　　開發(fā)工具及軟件支持

　　PIC32系列中各款產(chǎn)品均得到Microchip世界一流開發(fā)工具的支持，包括MPLAB IDE集成開發(fā)環(huán)境、MPLAB C32 C編譯器、MPLAB REAL ICE?仿真系統(tǒng)、MPLAB ICD 2在線調(diào)試器，以及MPLAB PM3通用器件編程器。

　　此外，Microchip還提供USB軟件協(xié)議棧及類驅(qū)動程序的源代碼，幫助設(shè)計(jì)人員順利邁出USB應(yīng)用開發(fā)的步。Microchip的USB主機(jī)協(xié)議棧、設(shè)備協(xié)議棧及類驅(qū)動程序（HID、MSD、CDC和定制類）現(xiàn)提供。同樣的USB OTG協(xié)議棧已有試用評估版，預(yù)計(jì)于第二季度正式面世。

　　PIC32系列擁有業(yè)內(nèi)廣泛的工具支持。Ashling、Green Hills、Hi-Tech及Lauterbach均為其提供完整工具鏈 —— 包括C和C++編譯器、MPLAB IDE及調(diào)試器。同時， CMX、 Express Logic、FreeRTOS、Micrium、Segger及Pumpkin為其提供RTOS支持；此外還得到了繪圖工具供應(yīng)商EasyGUI、Segger、RamTeX及Micrium的支持。