ZHCSUG4 January   2024 MCF8315C-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 引脚配置和功能
  6. 规格
    1. 5.1 绝对最大额定值
    2. 5.2 ESD 额定值 - 汽车
    3. 5.3 建议运行条件
    4. 5.4 热性能信息
    5. 5.5 电气特性
    6. 5.6 标准和快速模式下 SDA 和 SCL 总线的特征
  7. 详细说明
    1. 6.1 概述
    2. 6.2 功能方框图
    3. 6.3 特性说明
      1. 6.3.1  输出级
      2. 6.3.2  器件接口
        1. 6.3.2.1 接口 - 控制和监控
        2. 6.3.2.2 I2C 接口
      3. 6.3.3  混合模式降压稳压器
        1. 6.3.3.1 以电感器模式降压
        2. 6.3.3.2 以电阻器模式降压
        3. 6.3.3.3 具有外部 LDO 的降压稳压器
        4. 6.3.3.4 降压稳压器上的 AVDD 电源时序
        5. 6.3.3.5 混合模式降压运行和控制
        6. 6.3.3.6 降压欠压保护
        7. 6.3.3.7 降压过流保护
      4. 6.3.4  AVDD 线性稳压器
      5. 6.3.5  电荷泵
      6. 6.3.6  压摆率控制
      7. 6.3.7  跨导(死区时间)
      8. 6.3.8  电机控制输入源
        1. 6.3.8.1 模拟模式电机控制
        2. 6.3.8.2 PWM 模式电机控制
        3. 6.3.8.3 基于 I2C 的电机控制
        4. 6.3.8.4 频率模式电机控制
        5. 6.3.8.5 速度配置文件
          1. 6.3.8.5.1 线性基准曲线
          2. 6.3.8.5.2 阶梯基准曲线
          3. 6.3.8.5.3 正向/反向基准曲线
      9. 6.3.9  在不同初始条件下启动电机
        1. 6.3.9.1 案例 1 – 电机静止
        2. 6.3.9.2 案例 2 – 电机正向旋转
        3. 6.3.9.3 案例 3 – 电机反向旋转
      10. 6.3.10 电机启动顺序 (MSS)
        1. 6.3.10.1 初始速度检测 (ISD)
        2. 6.3.10.2 电机重新同步
        3. 6.3.10.3 反向驱动
          1. 6.3.10.3.1 反向驱动调谐
      11. 6.3.11 电机启动
        1. 6.3.11.1 对齐
        2. 6.3.11.2 双对齐
        3. 6.3.11.3 初始位置检测 (IPD)
          1. 6.3.11.3.1 IPD 操作
          2. 6.3.11.3.2 IPD 释放模式
          3. 6.3.11.3.3 IPD 超前角度
        4. 6.3.11.4 慢速首循环启动
        5. 6.3.11.5 开环
        6. 6.3.11.6 从开环转换到闭环
      12. 6.3.12 闭环运行
        1. 6.3.12.1 闭环加速/减速压摆率
        2. 6.3.12.2 速度 PI 控制
        3. 6.3.12.3 电流 PI 控制
        4. 6.3.12.4 转矩模式
        5. 6.3.12.5 过调制
      13. 6.3.13 电机参数
        1. 6.3.13.1 电机电阻
        2. 6.3.13.2 电机电感
        3. 6.3.13.3 电机反电动势常数
      14. 6.3.14 电机参数提取工具 (MPET)
      15. 6.3.15 防电压浪涌 (AVS)
      16. 6.3.16 主动制动
      17. 6.3.17 输出 PWM 开关频率
      18. 6.3.18 PWM 调制方案
      19. 6.3.19 死区时间补偿
      20. 6.3.20 电机停止运转选项
        1. 6.3.20.1 滑行(高阻态)模式
        2. 6.3.20.2 低边制动
        3. 6.3.20.3 主动降速
      21. 6.3.21 FG 配置
        1. 6.3.21.1 FG 输出频率
        2. 6.3.21.2 开环期间的 FG
        3. 6.3.21.3 空闲和故障期间的 FG
      22. 6.3.22 直流母线电流限制
      23. 6.3.23 保护功能
        1. 6.3.23.1  VM 电源欠压锁定
        2. 6.3.23.2  AVDD 欠压锁定 (AVDD_UV)
        3. 6.3.23.3  降压欠压锁定 (BUCK_UV)
        4. 6.3.23.4  VCP 电荷泵欠压锁定 (CPUV)
        5. 6.3.23.5  过压保护 (OVP)
        6. 6.3.23.6  过流保护 (OCP)
          1. 6.3.23.6.1 OCP 锁存关断 (OCP_MODE = 00b)
          2. 6.3.23.6.2 OCP 自动重试 (OCP_MODE = 01b)
        7. 6.3.23.7  降压过流保护
        8. 6.3.23.8  硬件锁定检测电流限制 (HW_LOCK_ILIMIT)
          1. 6.3.23.8.1 HW_LOCK_ILIMIT 锁存关断 (HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 00xxb)
          2. 6.3.23.8.2 HW_LOCK_ILIMIT 自动恢复 (HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 01xxb)
          3. 6.3.23.8.3 HW_LOCK_ILIMIT 仅报告 (HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 1000b)
          4. 6.3.23.8.4 HW_LOCK_ILIMIT 已禁用 (HW_LOCK_ILIMIT_MODE= 1xx1b)
        9. 6.3.23.9  电机锁定 (MTR_LCK)
          1. 6.3.23.9.1 MTR_LCK 锁存关断 (MTR_LCK_MODE = 00xxb)
          2. 6.3.23.9.2 MTR_LCK 自动恢复 (MTR_LCK_MODE= 01xxb)
          3. 6.3.23.9.3 MTR_LCK 仅报告 (MTR_LCK_MODE = 1000b)
          4. 6.3.23.9.4 MTR_LCK 已禁用 (MTR_LCK_MODE = 1xx1b)
        10. 6.3.23.10 电机锁定检测
          1. 6.3.23.10.1 锁定 1:异常速度 (ABN_SPEED)
          2. 6.3.23.10.2 锁定 2:异常 BEMF (ABN_BEMF)
          3. 6.3.23.10.3 锁定 3:无电机故障 (NO_MTR)
        11. 6.3.23.11 最小 VM(欠压)保护
        12. 6.3.23.12 最大 VM(过压)保护
        13. 6.3.23.13 MPET 故障
        14. 6.3.23.14 IPD 故障
        15. 6.3.23.15 热警告 (OTW)
        16. 6.3.23.16 热关断(TSD)
    4. 6.4 器件功能模式
      1. 6.4.1 功能模式
        1. 6.4.1.1 睡眠模式
        2. 6.4.1.2 待机模式
        3. 6.4.1.3 故障复位 (CLR_FLT)
    5. 6.5 外部接口
      1. 6.5.1 DRVOFF 功能
      2. 6.5.2 DAC 输出
      3. 6.5.3 电流检测输出
      4. 6.5.4 振荡源
        1. 6.5.4.1 外部时钟源
      5. 6.5.5 外部看门狗
    6. 6.6 EEPROM 访问和 I2C 接口
      1. 6.6.1 EEPROM 访问
        1. 6.6.1.1 EEPROM 写入
        2. 6.6.1.2 EEPROM 读取
        3. 6.6.1.3 EEPROM 安全性
      2. 6.6.2 I2C 串行接口
        1. 6.6.2.1 I2C 数据字
        2. 6.6.2.2 I2C 写入事务
        3. 6.6.2.3 I2C 读取事务
        4. 6.6.2.4 I2C 通信协议数据包示例
        5. 6.6.2.5 I2C 时钟延展
        6. 6.6.2.6 CRC 字节计算
    7. 6.7 EEPROM(非易失性)寄存器映射
      1. 6.7.1 Algorithm_Configuration 寄存器
      2. 6.7.2 Fault_Configuration 寄存器
      3. 6.7.3 Hardware_Configuration 寄存器
      4. 6.7.4 Internal_Algorithm_Configuration 寄存器
    8. 6.8 RAM(易失性)寄存器映射
      1. 6.8.1 Fault_Status 寄存器
      2. 6.8.2 System_Status 寄存器
      3. 6.8.3 器件控制寄存器
      4. 6.8.4 Algorithm_Control 寄存器
      5. 6.8.5 算法变量寄存器
  8. 应用和实施
    1. 7.1 应用信息
    2. 7.2 典型应用
      1. 7.2.1 应用曲线
        1. 7.2.1.1 电机启动
        2. 7.2.1.2 MPET
        3. 7.2.1.3 死区时间补偿
        4. 7.2.1.4 自动转换
        5. 7.2.1.5 抗电压浪涌 (AVS)
        6. 7.2.1.6 使用 DACOUT 进行实时变量跟踪
  9. 电源相关建议
    1. 8.1 大容量电容
  10. 布局
    1. 9.1 布局指南
    2. 9.2 散热注意事项
      1. 9.2.1 功率损耗
  11. 10器件和文档支持
    1. 10.1 支持资源
    2. 10.2 商标
    3. 10.3 静电放电警告
    4. 10.4 术语表
  12. 11修订历史记录
  13. 12机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

Algorithm_Control 寄存器

表 6-58 列出了 Algorithm_Control 寄存器的存储器映射寄存器。表 6-58中未列出的所有寄存器偏移地址都应视为保留的位置,并且不应修改寄存器内容。

表 6-58 ALGORITHM_CONTROL 寄存器
偏移缩写寄存器名称部分
EChALGO_DEBUG1算法控制寄存器节 6.8.4.1
EEhALGO_DEBUG2算法控制寄存器节 6.8.4.2
F0hCURRENT_PI使用的电流 PI 控制器节 6.8.4.3
F2hSPEED_PI使用的速度 PI 控制器节 6.8.4.4
F4hDAC_1DAC1 控制寄存器节 6.8.4.5
F6hDAC_2DAC2 控制寄存器节 6.8.4.6

复杂的位访问类型经过编码可适应小型表单元。表 6-59 展示了适用于此部分中访问类型的代码。

表 6-59 Algorithm_Control 访问类型代码
访问类型代码说明
读取类型
RR读取
写入类型
WW写入
复位或默认值
-n复位后的值或默认值

6.8.4.1 ALGO_DEBUG1 寄存器(偏移 = ECh)[复位 = 00000000h]

图 6-88 展示了 ALGO_DEBUG1,表 6-60 中对此进行了介绍。

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用于调试的算法控制寄存器

图 6-88 ALGO_DEBUG1 寄存器
3130292827262524
OVERRIDEDIGITAL_SPEED_CTRL
W-0hW-0h
2322212019181716
DIGITAL_SPEED_CTRL
W-0h
15141312111098
CLOSED_LOOP_DISFORCE_ALIGN_ENFORCE_SLOW_FIRST_CYCLE_ENFORCE_IPD_ENFORCE_ISD_ENFORCE_ALIGN_ANGLE_SRC_SELFORCE_IQ_REF_SPEED_LOOP_DIS
W-0hW-0hW-0hW-0hW-0hW-0hW-0h
76543210
FORCE_IQ_REF_SPEED_LOOP_DIS
W-0h
表 6-60 ALGO_DEBUG1 寄存器字段说明
字段类型复位说明
31OVERRIDEW0h用来控制基准输入模式。如果 OVERRIDE = 1b,则用户可以通过 I2C 接口写入速度命令。
0h = 基于 SPEED_MODE 的基准输入
1h = 基于 DIGITAL_SPEED_CTRL 的基准输入
30-16DIGITAL_SPEED_CTRLW0h如果 OVERRIDE = 1b 或 SPEED_MODE = 10b,则基准输入来自 DIGITAL_SPEED_CTRL
15CLOSED_LOOP_DISW0h用于禁用闭环
0h = 启用闭环
1h = 禁用闭环,在开环中进行电机换向
14FORCE_ALIGN_ENW0h强制对齐状态
0h = 禁用强制对齐状态,如果将 MTR_STARTUP 选择为对齐或双对齐,则器件退出对齐状态
1h = 启用强制对齐状态,如果将 MTR_STARTUP 选择为对齐或双对齐,则器件保持对齐状态
13FORCE_SLOW_FIRST_CYCLE_ENW0h强制慢速首循环
0h = 禁用强制慢速首循环,如果将 MTR_STARTUP 选择为慢速首循环,则器件退出慢速首循环状态
1h = 启用强制慢速首循环状态,如果将 MTR_STARTUP 选择为慢速首循环,则器件保持慢速首循环状态
12FORCE_IPD_ENW0h强制 IPD
0h = 禁用强制 IPD 状态,如果将 MTR_STARTUP 选择为 IPD,则器件退出 IPD 状态
1h = 启用强制 IPD 状态,如果将 MTR_STARTUP 选择为 IPD,则器件保持 IPD 状态
11FORCE_ISD_ENW0h启用强制 ISD
0h = 禁用强制 ISD 状态,如果设置了 ISD_EN,则器件退出 ISD 状态
1h = 启用强制 ISD 状态,如果设置了 ISD_EN,则器件保持 ISD 状态
10FORCE_ALIGN_ANGLE_SRC_SELW0h强制对齐角度状态源
0h = 强制对齐角度由 ALIGN_ANGLE 定义
1h = 强制对齐角度由 FORCED_ALIGN_ANGLE 定义
9-0FORCE_IQ_REF_SPEED_LOOP_DISW0h在禁用速度环路时设置 IQ ref(占 BASE_CURRENT 的 %)。如果 SPEED_LOOP_DIS = 1b,则使用 IQ_REF_SPEED_LOOP_DIS 控制 Iq_ref;如果 FORCE_IQ_REF_SPEED_LOOP_DIS < 500,则 iqRef = (FORCE_IQ_REF_SPEED_LOOP_DIS /500) * BASE_CURRENT;如果 FORCE_IQ_REF_SPEED_LOOP_DIS > 512,则为 (FORCE_IQ_REF_SPEED_LOOP_DIS - 1024)/500 * BASE_CURRENT。有效值为 0 到 500 和 512 到 1000

6.8.4.2 ALGO_DEBUG2 寄存器(偏移 = EEh)[复位 = 00000000h]

图 6-89 展示了 ALGO_DEBUG2,表 6-61 中对此进行了介绍。

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用于调试的算法控制寄存器

图 6-89 ALGO_DEBUG2 寄存器
3130292827262524
RESERVEDRESERVEDRESERVEDCURRENT_LOOP_DISFORCE_VD_CURRENT_LOOP_DIS
R-0hR-0hR-0hW-0hW-0h
2322212019181716
FORCE_VD_CURRENT_LOOP_DIS
W-0h
15141312111098
FORCE_VQ_CURRENT_LOOP_DIS
W-0h
76543210
FORCE_VQ_CURRENT_LOOP_DISMPET_CMDMPET_RMPET_LMPET_KEMPET_MECHMPET_WRITE_SHADOW
W-0hW-0hW-0hW-0hW-0hW-0hW-0h
表 6-61 ALGO_DEBUG2 寄存器字段说明
字段类型复位说明
31RESERVEDR0h保留
30-28RESERVEDR0h保留
27RESERVEDR0h保留
26CURRENT_LOOP_DISW0h用于控制 FORCE_VD_CURRENT_LOOP_DIS 和 FORCE_VQ_CURRENT_LOOP_DIS。如果 CURRENT_LOOP_DIS =“1”,则禁用电流环路和速度环路
0h = 启用电流环路
1h = 禁用电流环路
25-16FORCE_VD_CURRENT_LOOP_DISW0h在禁用电流环路和速度环路时设置 Vd。如果 CURRENT_LOOP_DIS = 1b,则使用 FORCE_VD_CURRENT_LOOP_DIS 控制 Vd;如果 FORCE_VD_CURRENT_LOOP_DIS < 500,则 mdRef = (FORCE_VD_CURRENT_LOOP_DIS /500);如果 FORCE_VD_CURRENT_LOOP_DIS > 512,则为 (FORCE_VD_CURRENT_LOOP_DIS - 1024)/500。有效值:0 至 500 以及 512 至 1000
15-6FORCE_VQ_CURRENT_LOOP_DISW0h在禁用电流环路和速度环路时设置 Vq。如果 CURRENT_LOOP_DIS = 1b,则使用 FORCE_VQ_CURRENT_LOOP_DIS 控制 Vq;如果 FORCE_VQ_CURRENT_LOOP_DIS < 500,则 mqRef = (FORCE_VQ_CURRENT_LOOP_DIS /500);如果 FORCE_VQ_CURRENT_LOOP_DIS > 512,则为 (FORCE_VQ_CURRENT_LOOP_DIS - 1024)/500。有效值:0 至 500 以及 512 至 1000
5MPET_CMDW0h设置为 1b 时启动电机参数测量例程
4MPET_RW0h在电机参数测量例程中启用电机电阻测量
0h = 在电机参数测量例程中禁用电机电阻测量
1h = 在电机参数测量例程中启用电机电阻测量
3MPET_LW0h在电机参数测量例程中启用电机电感测量
0h = 在电机参数测量例程中禁用电机电感测量
1h = 在电机参数测量例程中启用电机电感测量
2MPET_KEW0h在电机参数测量例程中启用电机 BEMF 常量测量
0h = 在电机参数测量例程中禁用电机 BEMF 常量测量
1h = 在电机参数测量例程中启用电机 BEMF 常量测量
1MPET_MECHW0h在电机参数测量例程中启用电机机械参数测量
0h = 在电机参数测量例程中禁用电机机械参数测量
1h = 在电机参数测量例程中启用电机机械参数测量
0MPET_WRITE_SHADOWW0h设置为 1b 时将测量的参数写入影子寄存器

6.8.4.3 CURRENT_PI 寄存器(偏移 = F0h)[复位 = 00000000h]

图 6-90 展示了 CURRENT_PI,表 6-62 中对此进行了介绍。

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使用的电流 PI 控制器

图 6-90 CURRENT_PI 寄存器
313029282726252423222120191817161514131211109876543210
CURRENT_LOOP_KICURRENT_LOOP_KP
R-0hR-0h
表 6-62 CURRENT_PI 寄存器字段说明
字段类型复位说明
31-16CURRENT_LOOP_KIR0h电流环路 Ki 的 10 位寄存器;比例与 CURR_LOOP_KI 相同
15-0CURRENT_LOOP_KPR0h电流环路 Kp 的 10 位寄存器;比例与 CURR_LOOP_KP 相同

6.8.4.4 SPEED_PI 寄存器(偏移 = F2h)[复位 = 00000000h]

图 6-91 展示了 SPEED_PI,表 6-63 中对此进行了介绍。

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使用的速度 PI 控制器

图 6-91 SPEED_PI 寄存器
313029282726252423222120191817161514131211109876543210
SPEED_LOOP_KISPEED_LOOP_KP
R-0hR-0h
表 6-63 SPEED_PI 控制寄存器字段说明
字段类型复位说明
31-16SPEED_LOOP_KIR0h速度环路 Ki 的 10 位寄存器;比例与 SPD_LOOP_KI 相同
15-0SPEED_LOOP_KPR0h速度环路 Kp 的 10 位寄存器;比例与 SPD_LOOP_KP 相同

6.8.4.5 DAC_1 寄存器(偏移 = F4h)[复位 = 00110000h]

图 6-92 展示了 DAC_1,表 6-64 中对此进行了介绍。

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DAC1 控制寄存器

图 6-92 DAC_1 寄存器
3130292827262524
RESERVED
R-0h
2322212019181716
RESERVEDDACOUT1_ENUM_SCALINGDACOUT1_SCALING
R-0hW-8hW-8h
15141312111098
DACOUT1_SCALINGDACOUT1_UNIPOLARDACOUT1_VAR_ADDR
W-8hW-0hR/W-0h
7654321
DACOUT1_VAR_ADDR
R/W-0h
表 6-64 DAC_1 寄存器字段说明
字段类型复位说明
31-21RESERVEDR0h保留
20-17DACOUT1_ENUM_SCALINGW8hDACOUT1 的乘法因子。从 DACOUT1_VAR_ADDR 包含的地址中提取的算法变量乘以 2DACOUT1_ENUM_SCALING。仅当 DACOUT1_SCALING 为零时,DACOUT1_ENUM_SCALING 才生效
16-13DACOUT1_SCALINGW8hDACOUT1 的比例因数。从 DACOUT1_VAR_ADDR 包含的地址中提取的算法变量使用 DACOUT1_SCALING/8 进行缩放。实际电压取决于 DACOUT1_UNIPOLAR。如果 DACOUT1_UNIPOLAR = 1b,则 0V == 算法变量的 0pu * DACOUT1_SCALING/8,3V == 算法变量的 1pu * DACOUT1_SCALING/8。如果 DACOUT1_UNIPOLAR = 0b,则 0V == 算法变量的 -1pu * DACOUT1_SCALING/8,3V == 算法变量的 1pu * DACOUT1_SCALING/8
0h = 在最大值为 31 的情况下视为 Enum
1h = 1/8
2h = 2/8
3h = 3/8
4h = 4/8
5h = 5/8
6h = 6/8
7h = 7/8
8h = 8/8
9h = 9/8
Ah = 10/8
Bh = 11/8
Ch = 12/8
Dh = 13/8
Eh = 14/8
Fh = 15/8
12DACOUT1_UNIPOLARW0h配置 DACOUT1 的输出。如果 DACOUT1_UNIPOLAR = 1,则 0V == 算法变量的 0pu * DACOUT1_SCALING/16,3V == 算法变量的 1pu * DACOUT1_SCALING/16;如果 DACOUT1_UNIPOLAR = 0,则 0V == 算法变量的 -1pu * DACOUT1_SCALING/16,3V == 算法变量的 1pu * DACOUT1_SCALING/16
0h = 双极(1.5V 失调电压)
1h = 单极(无失调电压)
11-0DACOUT1_VAR_ADDRR/W0h要监测的变量的 12 位地址

6.8.4.6 DAC_2 寄存器(偏移 = F6h)[复位 = 00XX0000h]

图 6-93 展示了 DAC_2,表 6-65 中对此进行了介绍。

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DAC2 控制寄存器

图 6-93 DAC_2 寄存器
3130292827262524
RESERVED
R-0h
2322212019181716
RESERVEDDACOUT2_ENUM_SCALINGDACOUT2_SCALING
R-0hW-XW-8h
15141312111098
DACOUT2_SCALINGDACOUT2_UNIPOLARDACOUT2_VAR_ADDR
W-8hW-0hR/W-0h
76543210
DACOUT2_VAR_ADDR
R/W-0h
表 6-65 DAC_2 寄存器字段说明
字段类型复位说明
31-23RESERVEDR0h保留
22-19DACOUT2_ENUM_SCALINGWXDACOUT2 的乘法因子。从 DACOUT2_VAR_ADDR 包含的地址中提取的算法变量乘以 2DACOUT2_ENUM_SCALING。仅当 DACOUT2_SCALING 为零时,DACOUT2_ENUM_SCALING 才生效
18-15DACOUT2_SCALINGW8hDACOUT2 的比例因数。从 DACOUT2_VAR_ADDR 包含的地址中提取的算法变量使用 DACOUT2_SCALING/8 进行缩放。实际电压取决于 DACOUT2_UNIPOLAR。如果 DACOUT2_UNIPOLAR = 1,则 0V == 算法变量的 0pu * DACOUT2_SCALING/8,3V == 算法变量的 1pu * DACOUT2_SCALING/8。如果 DACOUT2_UNIPOLAR = 0,则 0V == 算法变量的 -1pu * DACOUT2_SCALING/8,3V == 算法变量的 1pu * DACOUT2_SCALING/8
0h = 在最大值为 31 的情况下视为 Enum
1h = 1/8
2h = 2/8
3h = 3/8
4h = 4/8
5h = 5/8
6h = 6/8
7h = 7/8
8h = 8/8
9h = 9/8
Ah = 10/8
Bh = 11/8
Ch = 12/8
Dh = 13/8
Eh = 14/8
Fh = 15/8
14DACOUT2_UNIPOLARW0h配置 DACOUT2 的输出。如果 DACOUT2_UNIPOLAR = 1,则 0V == 算法变量的 0pu * DACOUT2_SCALING/16,3V == 算法变量的 1pu * DACOUT2_SCALING/16;如果 DACOUT2_UNIPOLAR = 0,则 0V == 算法变量的 -1pu * DACOUT2_SCALING/16,3V == 算法变量的 1pu * DACOUT2_SCALING/16
0h = 双极(1.5V 失调电压)
1h = 单极(无失调电压)
13-0DACOUT2_VAR_ADDRR/W0h要监测的变量的 14 位地址