近幾年隨著8位元PIC^® MCU的市場銷售成長漸趨飽和，為了讓產品更具有競爭優勢與滿足使用者的廣泛設計需求，Microchip近期陸續推出一系列採用核心獨立周邊裝置(CIP)的8位元AVR^® XMEGA^® E系列微控制器。

何謂內核獨立週邊裝置(CIP)? 簡單來說，這些週邊裝置無需額外程式碼和外部元件，大大降低了系統的複雜性。以硬體為主的內部週邊裝置不需考慮CPU的時序和核心工作功能，可以專注於系統內其他重要的任務。此外CIP具備低功耗的特性，可以減少中斷等待機率、降低了記憶體成本、降低設計時間與心力並提升系統效率和安全性。

本設計實例採用AVR XMEGA E系列豐富的CIPs周邊搭配Microchip - Atmel START線上程式碼產生工具與Studio 7開發環境，以最少的程式碼快速實現一個客製化編碼與調變的紅外線傳輸器，所使用到的CIPs周邊分別介紹如下。

如上圖所示，Microchip XMEGA E系列搭載XCL(XMEGA Custom Logic)模組，包含兩個獨立的8位元timer/counter與兩個可程式化的真值表以輸出各種邏輯閘的組合(delay elements、RS-latches、D-latches、D flip-flops、AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR)，除了可節省電路板空間與BOM成本外，進而最小化EMI和crosstalk。

XMEGA E系列內建的Event System Controller模組，不須透過CPU、DMA、Interrupt的介入即可讓周邊和周邊之間進行訊息傳遞。Event System Controller內建8組Event通道，每個通道各別配置一組多工器來選擇Event Source(事件來源)與Event User(接收事件的周邊)。

此外XMEGA E系列也內建EDMA Controller，搭配最多4組的peripheral channel，每個channel可以設定資料傳遞的觸發源、來源位址與目的位址，不須使用CPU的資源，即可以讓各種周邊與記憶體間做資料的快速傳遞。而且資料傳輸的模式也可以依資料量的大小來做設定，包含Burst、Block、Transaction三種模式。除此之外，每個peripheral channel還可以透過PMIC(Programmable Multilevel Interrupt Controller)來設定中斷優先權(NMI、HI、MED、LO)，讓EDMA Controller更具彈性化。

紅外線傳輸器的運作流程如上圖所示。

步驟1: 首先透過一個IO pin腳來偵測按鍵是否被按壓(偵測輸入準位是否發生改變)，如果發生改變的話便產生一個中斷，此中斷會透過Event System去觸發16-bit Timer開始計數。

步驟2: 當Timer計數到設定值時會產生OVFIF中斷，OVFIF中斷便會觸發EDMA controller，開始進行資料傳遞。傳遞的資料來源(SRC)是一個預先準備好的陣列，陣列內的資料是存放預先編碼好的IR frame(兩個Bytes組合成一個ASCII字元，第一個Byte表示高準位的Timer Counter值，第二個Byte表示低準位的Timer Counter值)，而資料傳遞的目的地(DEST)則是16-bit Timer內的PERBUF暫存器。當Timer產生OVFIF中斷時，Timer的周期值會透過PERBUF暫存器來更新。如此一來，Timer就會根據Timing array來產生編碼好的IR frame波形。

步驟3: 透過XMEGA Timer模組內建的Capture/Compare channel將編碼好IR frame波形輸出到output pin腳

步驟4: 使用XCL模組內建的8-bit timer，將其設定成單一斜率的PWM模式，且頻率設定為38KHz。

步驟5: 將步驟3的IR frame波形輸出信號與步驟4產生的38KHz PWM信號分別接到XCL模組的兩個AND邏輯閘輸入，透過AND邏輯運算後，即可得到38KHz調變的IR frame輸入波形

步驟6: 當所有的IR frame資料傳送完之後，EDMA controller會產生一個TRFIF中斷(Transaction Complete Interrupt Flag)，使用者可以根據此信號，來重新初始化系統，讓系統可以再次判斷按鍵按壓以傳送新的IR frame。

以下是透過Studio 7的Data Visualizer所觀察到的實際輸出波形：

除了步驟6是唯一需要CPU資源介入處理的部分之外，其餘步驟均透過CIPs核心獨立周邊來進行運作，除了硬體即時處理的優點外，也大大減少使用者在韌體開發的時間花費。上述的CIPs周邊、CPU/Peripheral clock、IO腳位配置設定均可透過線上Microchip Atmel START視覺化的人性介面勾選或填入適當的參數配置之後，即可快速生成程式代碼。

希望透過此設計實例，讓使用者了解如何善用Microchip XMEGA E系列豐富的CIPs周邊，讓您的產品設計發揮最大的效能。

開發支援

XMEGA-E5 Xplained開發板

(編號：atxmegae5-xpld)

搭配Microchip Atmel START與Studio 7可輕鬆進行系統設計。透過線上的圖形化介面程式碼生成工具 (START)，只需按一次按鈕，即可將配置好參數的周邊、甚至是複雜Middleware(如USB、TCPIP等等…)的底層驅動設定與上層的HAI(Hardware Abstraction Interface)程式碼全部一次生成。此外，搭配Studio 7內建的Data Visualizer工具，可以將資料透過DGI介面(SPI、I²C)或是COM port以數位示波器的方式顯示出來，進而加快用戶的開發與除錯時程。。(https://www.microchip.com/DevelopmentTools/ProductDetails/atxmegae5-xpld)

作者 溫書賢 Microchip應用工程師