dsPIC數位訊號控制器應用開發
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內容簡介
本書以Microchip dsPIC33CK250MP505數位訊號控制器為學習的目標，藉由這個高階微控制器的各種功能介紹帶領讀者學習最新的微控制器核心設計、周邊功能運用技巧與應用程式開發範例。對於需要在專業領域或研究開發中使用高階微控制器的讀者將會是一個循序漸進的學習教材。
Microchip dsPIC33CK微控制器具備有完整的訊號感測、資料處理、命令輸出與通訊整合的設計，可以作為電能管理、馬達控制、訊號處理、系統控制等應用的核心處理器。更因為dsPIC33CK微控制器內建DSP數位訊號處理器引擎及特殊的硬體架構設計，使它除了具備一般數學演算能力之外，同時也可以運用在向量運算、矩陣運算、快速傅立葉轉換演算法及濾波器運算等數學運算處理工作，可以獨立作為一個高階的機電整合控制系統核心處理器。
本書撰寫的內容配合範例練習的實驗電路板APP020+，利用實驗板上的外部硬體與dsPIC33CK微控制器的功能撰寫相關範例程式，作為介紹與訓練的輔助工具，讓讀者能夠按部就班地學習並實現各項功能，以獲得最大的效果。本書所介紹的各項dsPIC微控制器功能包括：數位輸出入埠、控制器的設定、液晶顯示器的驅動、計時器／計數器、中斷、類比訊號功能、輸出比較與馬達控制PWM、輸入捕捉、QEI四分編碼器介面，以及UART、SPI、I2C與CAN Bus等通訊功能。
Microchip dsPIC33CK微控制器具備有完整的訊號感測、資料處理、命令輸出與通訊整合的設計，可以作為電能管理、馬達控制、訊號處理、系統控制等應用的核心處理器。更因為dsPIC33CK微控制器內建DSP數位訊號處理器引擎及特殊的硬體架構設計，使它除了具備一般數學演算能力之外，同時也可以運用在向量運算、矩陣運算、快速傅立葉轉換演算法及濾波器運算等數學運算處理工作，可以獨立作為一個高階的機電整合控制系統核心處理器。
本書撰寫的內容配合範例練習的實驗電路板APP020+，利用實驗板上的外部硬體與dsPIC33CK微控制器的功能撰寫相關範例程式，作為介紹與訓練的輔助工具，讓讀者能夠按部就班地學習並實現各項功能，以獲得最大的效果。本書所介紹的各項dsPIC微控制器功能包括：數位輸出入埠、控制器的設定、液晶顯示器的驅動、計時器／計數器、中斷、類比訊號功能、輸出比較與馬達控制PWM、輸入捕捉、QEI四分編碼器介面，以及UART、SPI、I2C與CAN Bus等通訊功能。
目錄
第一章 dsPIC 數位訊號控制器介紹
1.1 dsPIC 數位訊號控制器簡介
1.2 dsPIC 數位訊號控制器相容產品
第二章 Microchip 開發工具
2.1 Microchip 開發工具概況
2.2 MPLAB X IDE 整合式開發環境
2.3 建立程式碼
2.4 MPLAB X IDE 軟體模擬器
2.5 MPLAB ICD4 與PICkit4 線上除錯燒錄器
2.6 軟體燒錄程式Bootloader
第三章 MPASM 程式組譯器與MPLINK 聯結器
3.1 MPLAB MPASM 程式組譯器
3.2 MPLINK 聯結器
3.3 MPLAB Archiver/Librarian 函式庫生成
第四章 MPLAB XC16 編譯器
4.1 C 程式語言簡介
4.2 MPLAB XC16 編譯器簡介
4.3 XC16 編譯器的編譯方式
4.4 XC16 編譯器處理中斷的方式
4.5 組合語言及C 語言程式模組的銜接
4.6 MPLAB XC16 dsPIC 工具函式庫
第五章 APP020 Plus 實驗板
5.1 APP020+ 實驗板元件配置與電路規劃
5.2 dsPIC33CK256MP505 數位訊號控制器
第六章 數位輸出入埠
6.1 多工使用的數位輸出入埠
6.2 輸入改變通知模組
6.3 周邊功能腳位選擇
第七章 控制器的系統功能與設定
7.1 震盪器系統
7.2 重置Reset
7.3 省電特性Power Saving
7.4 監視計時器Watchdog Timer
7.5 死當計數器Deadman Timer
第八章 LCD 液晶顯示器
8.1 液晶顯示器的驅動方式
8.2 液晶顯示器的函式庫
第九章 Timer1 計時器
9.1 Timer1 計時器／計數器
9.2 Timer1 計時器
第十章 中斷
10.1 dsPIC33CK256MP505 控制器的中斷功能
10.2 改變通知中斷功能的使用
第十一章 ADC
11.1 dsPIC33CK 的類比數位訊號轉換器功能與架構
11.2 dsPIC33CK 的類比數位訊號轉換器的操作
11.3 類比數位訊號轉換器的輔助功能
第十二章 UART 通用非同步接收傳輸模組
12.1 通用非同步接收傳輸模組概觀
12.2 UART 模組的啟動及設定
12.3 傳輸資料
12.4 UART 接收資料操作
12.5 其他的UART 功能
12.6 PPS 腳位設定
第十三章 CCP 計時器
13.1 CCP 模組簡介
13.2 CCP 模組的一般計時器功能
13.3 SCCP 計時器範例程式
第十四章 CCP 輸出比較模組
14.1 dsPIC33CK 微控制器輸出比較模組概觀
14.2 輸出比較模組的使用模式
14.3 可變頻率連續脈衝模式
14.4 輸出比較的腳位輸出模式
14.5 輸出比較的同步輸出
14.6 XC16 編譯器與MCC 的輸出比較函式庫
14.7 輸出比較應用範例
第十五章 CCP 輸入捕捉模組
15.1 dsPIC33CK 微控制器輸入捕捉模組概觀
15.2 XC16 編譯器的輸入捕捉函式庫
15.3 輸入捕捉量測輸入訊號週期與工作週期
第十六章 QEI 四分編碼器介面
16.1 dsPIC33CK 微控制器四分編碼器介面硬體簡介
16.2 QEI 的操作模式
16.3 其他的輔助計數器
16.4 位置計數器的初始化
16.5 QEI 的中斷與省電模式下操作
16.6 定位編碼器介面的轉速量測
第十七章 SPI 串列周邊介面
17.1 通訊傳輸的分類
17.2 SPI 串列周邊介面
第十八章 I2C 串列傳輸模組
18.1 I2C 串列周邊介面模組概觀
18.2 I2C 通訊協定
18.3 I2C 通訊模組的使用
18.4 XC16 編譯器的I2C 軟體函式庫
18.5 MCC 的I2C 函式庫
第十九章 CAN Bus 通訊模組
19.1 CAN Bus 2.0B
19.2 dsPIC33CK 的CAN Bus 模組功能
19.3 CAN FD 模組的訊息傳輸
附錄A APP020 Plus-CK 實驗板
附錄B 參考文獻
1.1 dsPIC 數位訊號控制器簡介
1.2 dsPIC 數位訊號控制器相容產品
第二章 Microchip 開發工具
2.1 Microchip 開發工具概況
2.2 MPLAB X IDE 整合式開發環境
2.3 建立程式碼
2.4 MPLAB X IDE 軟體模擬器
2.5 MPLAB ICD4 與PICkit4 線上除錯燒錄器
2.6 軟體燒錄程式Bootloader
第三章 MPASM 程式組譯器與MPLINK 聯結器
3.1 MPLAB MPASM 程式組譯器
3.2 MPLINK 聯結器
3.3 MPLAB Archiver/Librarian 函式庫生成
第四章 MPLAB XC16 編譯器
4.1 C 程式語言簡介
4.2 MPLAB XC16 編譯器簡介
4.3 XC16 編譯器的編譯方式
4.4 XC16 編譯器處理中斷的方式
4.5 組合語言及C 語言程式模組的銜接
4.6 MPLAB XC16 dsPIC 工具函式庫
第五章 APP020 Plus 實驗板
5.1 APP020+ 實驗板元件配置與電路規劃
5.2 dsPIC33CK256MP505 數位訊號控制器
第六章 數位輸出入埠
6.1 多工使用的數位輸出入埠
6.2 輸入改變通知模組
6.3 周邊功能腳位選擇
第七章 控制器的系統功能與設定
7.1 震盪器系統
7.2 重置Reset
7.3 省電特性Power Saving
7.4 監視計時器Watchdog Timer
7.5 死當計數器Deadman Timer
第八章 LCD 液晶顯示器
8.1 液晶顯示器的驅動方式
8.2 液晶顯示器的函式庫
第九章 Timer1 計時器
9.1 Timer1 計時器／計數器
9.2 Timer1 計時器
第十章 中斷
10.1 dsPIC33CK256MP505 控制器的中斷功能
10.2 改變通知中斷功能的使用
第十一章 ADC
11.1 dsPIC33CK 的類比數位訊號轉換器功能與架構
11.2 dsPIC33CK 的類比數位訊號轉換器的操作
11.3 類比數位訊號轉換器的輔助功能
第十二章 UART 通用非同步接收傳輸模組
12.1 通用非同步接收傳輸模組概觀
12.2 UART 模組的啟動及設定
12.3 傳輸資料
12.4 UART 接收資料操作
12.5 其他的UART 功能
12.6 PPS 腳位設定
第十三章 CCP 計時器
13.1 CCP 模組簡介
13.2 CCP 模組的一般計時器功能
13.3 SCCP 計時器範例程式
第十四章 CCP 輸出比較模組
14.1 dsPIC33CK 微控制器輸出比較模組概觀
14.2 輸出比較模組的使用模式
14.3 可變頻率連續脈衝模式
14.4 輸出比較的腳位輸出模式
14.5 輸出比較的同步輸出
14.6 XC16 編譯器與MCC 的輸出比較函式庫
14.7 輸出比較應用範例
第十五章 CCP 輸入捕捉模組
15.1 dsPIC33CK 微控制器輸入捕捉模組概觀
15.2 XC16 編譯器的輸入捕捉函式庫
15.3 輸入捕捉量測輸入訊號週期與工作週期
第十六章 QEI 四分編碼器介面
16.1 dsPIC33CK 微控制器四分編碼器介面硬體簡介
16.2 QEI 的操作模式
16.3 其他的輔助計數器
16.4 位置計數器的初始化
16.5 QEI 的中斷與省電模式下操作
16.6 定位編碼器介面的轉速量測
第十七章 SPI 串列周邊介面
17.1 通訊傳輸的分類
17.2 SPI 串列周邊介面
第十八章 I2C 串列傳輸模組
18.1 I2C 串列周邊介面模組概觀
18.2 I2C 通訊協定
18.3 I2C 通訊模組的使用
18.4 XC16 編譯器的I2C 軟體函式庫
18.5 MCC 的I2C 函式庫
第十九章 CAN Bus 通訊模組
19.1 CAN Bus 2.0B
19.2 dsPIC33CK 的CAN Bus 模組功能
19.3 CAN FD 模組的訊息傳輸
附錄A APP020 Plus-CK 實驗板
附錄B 參考文獻
序／導讀
科技一日千里，不論是地面上的電動車、智慧製造、工業4.0，或者是翱翔於天際的無人飛行器、太空載具，隨著電子電路、半導體與製造技術的推展，人類的生活也快速發生顯著的變化。
「學如逆水行舟，不進則退。」不但是學習的座右銘，也是現今工程技術的寫照。多年前Microchip推出第一個16位元dsPIC微處理器時，有鑑於國內微處理器相關學習工具的欠缺，在當時筆者撰寫了個人第一本教科書，希望提供有志的莘莘學子與專業人士提升微處理器的知識與技術。時至今日，即便作為基礎教科書的價值仍然存在，但現今的微處理器技術已有顯著的改變，不論是功能或效能都不再是過去的產品可以比擬。
本著當時分享知識的初衷，當Microchip推出新一代dsPIC33CK系列微處理器時，終於迎來一個更新的契機。新的設計、新的技術所帶來的自然是更多、更好、更新的微處理器效能，但是當然也就不再是初學者可以容易學習的入門教材。特別是現代的教學方式講求快速與創意，基本與紮實的學習不再是人人願意遵循的方式，但是完整與確實的學習才是可長可久的基礎能力。
有幸的是，新的產品仍然可以在舊的實驗板上展現功能，雖然有點像舊瓶裝新酒，但一方面是友善環境的重生，一方面可以讓讀者與過去的產品技術做一個對照，溫故知新以了解微處理器進步的發展歷程。
在撰寫的過程中，非常感謝家人，讓我可以無慮地進行實驗開發與資料撰寫。同時也要感謝所有參與本書的朋友與學生，提供各種實驗與校正的協助。
人生也像學習一般，如果安於現狀裹足不前，終會像浮萍漸漸漂流至角落而停滯。希望本書的內容可以給有心的讀者在學習的道路上一點向前邁進的推力，持之以恆終能開花結果，品嘗人生甜美的果實。共勉之！
「學如逆水行舟，不進則退。」不但是學習的座右銘，也是現今工程技術的寫照。多年前Microchip推出第一個16位元dsPIC微處理器時，有鑑於國內微處理器相關學習工具的欠缺，在當時筆者撰寫了個人第一本教科書，希望提供有志的莘莘學子與專業人士提升微處理器的知識與技術。時至今日，即便作為基礎教科書的價值仍然存在，但現今的微處理器技術已有顯著的改變，不論是功能或效能都不再是過去的產品可以比擬。
本著當時分享知識的初衷，當Microchip推出新一代dsPIC33CK系列微處理器時，終於迎來一個更新的契機。新的設計、新的技術所帶來的自然是更多、更好、更新的微處理器效能，但是當然也就不再是初學者可以容易學習的入門教材。特別是現代的教學方式講求快速與創意，基本與紮實的學習不再是人人願意遵循的方式，但是完整與確實的學習才是可長可久的基礎能力。
有幸的是，新的產品仍然可以在舊的實驗板上展現功能，雖然有點像舊瓶裝新酒，但一方面是友善環境的重生，一方面可以讓讀者與過去的產品技術做一個對照，溫故知新以了解微處理器進步的發展歷程。
在撰寫的過程中，非常感謝家人，讓我可以無慮地進行實驗開發與資料撰寫。同時也要感謝所有參與本書的朋友與學生，提供各種實驗與校正的協助。
人生也像學習一般，如果安於現狀裹足不前，終會像浮萍漸漸漂流至角落而停滯。希望本書的內容可以給有心的讀者在學習的道路上一點向前邁進的推力，持之以恆終能開花結果，品嘗人生甜美的果實。共勉之！
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