探索Nuvoton WPC8765L/WPC8769L移动嵌入式控制器：功能与应用解析

在嵌入式系统设计领域，选择合适的控制器至关重要。Nuvoton的WPC8765L和WPC8769L移动嵌入式控制器凭借其高度集成的特性和丰富的功能，在便携式应用中展现出独特的优势。今天，就让我们深入了解这两款控制器的特点和应用。

文件下载：WPC8769LDG.pdf

一、总体概述

Nuvoton WPC8765L和WPC8769L是高度集成的嵌入式控制器（EC），内置RISC核心和先进功能，适用于广泛的便携式应用。它们集成了CompactRISC® CR16CPlus核心（高性能16位RISC处理器）、片上ROM和RAM内存、系统支持功能以及直接与外部SPI闪存设备接口的闪存接口单元（FIU）。

二、突出特性

2.1 闪存与接口特性

• 共享BIOS闪存：支持SPI闪存，具备闪存页面编程功能，方便进行代码和数据的存储与更新。
• MC兼容的消费红外（CIR）端口：为设备提供红外通信功能，可用于远程控制等应用。
• 高精度、高速ADC：能够实现准确的模拟信号到数字信号的转换，满足系统对模拟信号处理的需求。

2.2 GPIO端口与唤醒功能

多达88个GPIO端口（包括键盘扫描），支持多种唤醒事件，可根据不同的应用场景灵活配置，实现低功耗运行和快速唤醒。

2.3 高性能核心

16位RISC核心，拥有高达4 Mbytes的外部地址空间，运行频率最高可达25 MHz，能够满足复杂应用的处理需求。

2.4 封装形式

采用128引脚的LQFP封装，方便进行PCB布局和焊接。

三、不同版本差异

WPC8765L和WPC8769L的A4和A5版本在一些特性上存在差异。例如，在ADC分辨率方面，WPC8765L的A4版本为10位，而WPC8769L的A4和A5版本均为8位；在PWM输出方面，WPC8765L的A4版本有3个，而A5版本有8个。在实际设计中，需要根据具体的应用需求来选择合适的版本。

四、详细功能解析

4.1 嵌入式控制器特性

• 处理单元：采用CompactRISC CR16CPlus 16位嵌入式RISC处理器核心，具备高达4 Mbytes的外部地址空间，为系统提供强大的处理能力。
• 内部内存：包含1 Kbyte的ROM和4 Kbytes的片上RAM，所有内存类型均可存储代码和数据。
• 闪存接口单元（FIU）：支持高达4 Mbytes的代码和数据存储，具有硬件保护的引导区块保护功能，支持SPI外部内存，最高可达32 Mbits，具备快速读取模式、页面编程支持和可配置的时钟速率，并且支持现场升级。
• 共享内存控制器（SHM）：支持与PC主机共享BIOS（闪存）内存，支持主机控制的代码下载和更新，具备内存访问保护功能。
• LPC系统接口：基于Intel的LPC接口规范1.1版（2002年8月），提供四个可选的8位DMA通道，支持I/O、内存和8位固件内存的读写周期，固件内存写入可能会插入等待周期，支持可引导内存，通过基地址（BADDR1 - 0）引脚确定索引 - 数据寄存器对的基地址，可通过核心配置备用基地址，支持LPCPD和CLKRUN。

4.2 嵌入式控制器系统特性

• 主机接口：包括主机接口通道，通常用于KBC和ACPI私有或共享EC通道，具备8042 KBC标准接口（传统的60h，64h）、两个PM接口端口（传统的62h，66h；68h，6Ch）、通过PM接口实现的ACPI EC（共享或私有接口）、两个用于主机 - 核心通信的邮箱区域（每个最大4 Kbytes，总计最大4 Kbytes），可生成IRQ、SMI和SCI，提供IRQ1和IRQ12支持，通过固件提供快速门A20和快速主机复位功能。
• 中断控制单元（ICU）：拥有31个可屏蔽向量中断（其中8个为外部中断），通过MIWU提供通用外部中断输入，为每个中断提供启用和挂起指示，具备不可屏蔽中断输入。
• 多输入唤醒（MIWU）：最多支持40个唤醒或中断输入，可向PMC（电源管理控制器）生成唤醒事件，向ICU生成中断，用户可选择触发条件。
• 内部键盘矩阵扫描：最多支持18个开集电极输出（至少12个），8个带内部上拉电阻的施密特输入。
• 通用I/O（GPIO）端口：64个端口引脚，I/O引脚可单独配置为输入或输出，可配置内部上拉/下拉电阻，输出可单独配置为推挽或开漏，有两个带唤醒使能中断的回波输入，另外12个带唤醒使能中断的GPIO，4个能够吸收20 mA电流的GPIO，7个GPIO可供主机访问，可通过SensorPath接口进行可选的低成本外部GPIO扩展。
• PS/2接口：三个外部端口，可用于键盘、鼠标和额外的指点设备，通过硬件加速器进行字节级处理。
• SMBus接口模块：两个SMBus（SMB）接口模块，兼容Intel SMBus、Philips I2C®和ACCESS.bus，既是SMBus主设备又是从设备，支持最多两个同时的从设备地址，支持轮询和中断控制操作，在空闲模式下检测到起始条件时生成唤醒信号，支持SDA和SCL引脚的可选内部上拉电阻。
• 核心通用异步收发器（CR_UART）模块：全双工UART通道，可编程波特率，通过中断或轮询进行数据传输。
• 16位多功能定时器（MFT16）模块：两个16位多功能定时器模块，每个模块有两个带5位预分频器的16位定时器，支持脉冲宽度调制（PWM）、捕获和定时器/计数器模式，捕获输入具有可编程边缘检测功能，比较匹配时产生中断。
• 脉冲宽度调制（PWM）模块：A组PWM在A4版本中有两个输出，A5版本中有四个输出；B组PWM在A4版本中有一个输出，A5版本中有四个输出。
• 串行外设接口（SPI）模块：总线主设备，8位接口，数据时钟速率最高可达10 MHz，时钟在空闲模式下可选择为高或低，时钟极性可选择正常（上升沿采样）或交替（下降沿采样）。
• 定时器和看门狗（TWD）：16位周期性中断定时器，分辨率为30 µs，带5位预分频器，用于系统节拍和周期性唤醒任务；8位看门狗定时器，可启用/禁用，有“看门狗发生”标志，提供两种看门狗复位选项：热复位或冷复位。
• SensorPath™总线接口：单总线主设备，支持最多七个从设备，支持x1、x4 SensorPath时钟速率。
• 模数转换器（ADC）：六个通道，分辨率为8/10位（仅WPC8765L为10位），转换时间为125 µs，支持外部电压参考。
• 数模转换器（DAC）：四个通道，8位分辨率，50 pF负载下转换时间为1 µs，输出范围从AGND到AVCC。

4.3 开发支持

通过Nexus 5001接口连接调试器，采用JTAG进行物理连接，具备板载调试模式，有八个硬件断点，支持通过JTAG进行嵌入式内存编程并具备内容读取保护功能，核心可通过锁定机制访问主机模块。

4.4 主机功能特性

• 移动系统唤醒控制（MSWC）：支持软件控制的关机事件，事件可路由到IRQ、SMI或PWUREQ。
• 主机或核心控制的CEIR（消费电子红外）接收器：支持RC - 5、RC - 6和NEC协议，可在预配置消息时唤醒。
• 红外端口：支持红外学习和发射，软件与16550A和16450兼容，支持影子寄存器用于只写位监控，有HP - SIR、SHARP - IR的ASK - IR选项和DASK - IR选项，支持RC - 5、RC - 6、NEC、RCA和RECS 80等消费远程控制协议。
• 串行端口（SP2）：软件与16550A和16450兼容，支持影子寄存器用于只写位监控，UART数据速率最高可达1.5 Mbaud，支持Microsoft®高级电源管理（APM）规范1.2版（1996年2月），可生成系统管理中断（SMI），符合PC01 Rev 1.0和ACPI 3.0标准，具备PnP配置寄存器结构，为所有逻辑设备提供灵活的资源分配（可重定位基地址、15个IRQ路由选项、四个可选的8位DMA通道）。

五、时钟、电源和封装信息

5.1 时钟

采用单个32.768 KHz晶体振荡器，片上高频时钟发生器，可输出32.768 KHz或CR16CPlus时钟。

5.2 电源

• 3.3V供电运行，所有引脚（除晶体振荡器、A/D、D/A、LPC总线和SPI闪存引脚外）具备5V容差和反向驱动保护。
• 主机接口（VDD）和EC功能（(V_{CC})）采用单独供电，具备备份电池输入用于唤醒配置，具备降低功耗能力，支持软件或硬件切换的电源模式（活动模式、执行WAIT的活动模式、空闲模式、深度空闲模式、挂起模式、仅振荡器的电源关闭模式，由备份电池供电），可在系统事件时自动唤醒。

5.3 封装选项

采用128引脚的LQFP封装，A4版本的订单编号为WPC8765LDG / WPC8769LDG，A5版本的订单编号为WPC8769LA0DG。

六、物理尺寸

文档中给出了详细的物理尺寸信息，以毫米和英寸为单位，包括不同引脚和封装的尺寸范围，对于PCB设计和机械安装具有重要参考价值。

七、重要注意事项

Nuvoton产品不适合用于手术植入、原子能控制仪器、飞机或宇宙飞船仪器、运输仪器、交通信号仪器、燃烧控制仪器等支持或维持生命的应用，以及产品故障可能导致人身伤害、死亡或严重财产及环境损害的应用。用户在使用或销售这些产品用于此类应用时需自行承担风险，并同意对Nuvoton因不当使用或销售导致的任何损失进行全额赔偿。

Nuvoton的WPC8765L和WPC8769L移动嵌入式控制器以其丰富的功能和灵活的配置，为便携式应用提供了强大的支持。在实际设计中，电子工程师需要根据具体的应用需求，综合考虑各个特性和版本差异，选择最合适的控制器，以实现系统的最佳性能。你在使用类似嵌入式控制器时，遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。