兆易创新

经历了数十年的设计创新和工艺突破,MCU已经在低成本、低功耗、高处理效率和高性能等特性方向有了长足的进步。随着汽车电动化、工业4.0、边缘AI等新兴应用的发展,产业转型升级机遇涌现,追求更高性能的MCU已成为行业趋势。

行业研究机构Omdia预测,全球MCU市场在2022年达到269亿美元的市值,并在之后的五年以4.9%的年复合增长率持续上升。从出货量预测中也可以看出,从2022年到2027年,全球MCU出货量将维持在2.9%的年复合增长率。

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▲ 全球MCU出货量预测 

(数据来源:Omdia Market Tracker 2022)

其中32位MCU占据了重要的出货比例,市场份额持续提升。而32位超高性能MCU贡献了主要增量,尤其当通信、消费电子、工控、汽车等行业纷纷将AI集成到产品中后,高计算速率和复杂AI算法需求进一步推动半导体厂商布局超高性能产品线,从而加快端侧AI的普及。

兆易创新作为中国32位通用微控制器领域的领跑者,最新推出的GD32H7系列MCU补全了中国超高性能MCU拼图上的空缺。电子发烧友网采访了兆易创新产品市场总监金光一先生,深入了解GD32H7系列新品的市场优势、目标应用以及开发生态布局。

1、GD32H7一骑绝尘的性能

GD32H7系列MCU采用基于Armv7E-M架构的600MHz Arm® Cortex®-M7内核,凭借双发射6级流水线架构,以及支持高带宽的AXI和AHB总线接口,可以获得更高的主频及处理性能,达到1552 DMIPS和2888 CoreMarks的优异结果。对比其他内核产品,GD32H7性能大幅提升,能够支持高级DSP、边缘AI等高算力应用。

金总介绍,大多数基于Cortex-M4的代码都可以直接运行在Cortex-M7上,从而支持无缝切换。但是,为了充分利用内核性能差异来实现最佳的优化,软件需要重新编译,并且在许多情况下,软件也需要一些小的升级,以便充分利用像Cache/TCM这样的新功能。

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▲ GD32 系列产品性能对比

GD32H7配备了高达4MB的片上Flash和1MB的SRAM,支持大容量代码存储。独有的TCM存储器和L1高速缓存也大大提高了内外部存储器的访问效率。其中,512KB超大紧耦合内存TCM,可自由配置为I-TCM或D-TCM。用来放置想要加速的程序和数据,实现零等待运行,提高系统的性能。还集成了64KB的L1-Cache(I-Cache,D-Cache)高速缓存,其存储速度接近CPU核的工作速度,解决了CPU和内存速度差距过大的问题,为运行复杂操作系统及高级算法提供了充足支持。

GD32H7提供了多种安全加密功能,包括DES、三重DES、AES算法及哈希算法,集成的RTDEC模块,还可以保护连接到AXI或AHB总线的外部存储器的数据安全,防止在工厂和现场的通信过程中受到的威胁,确保物联网硬件数据安全。

相较现有的高性能产品,GD32H7的外设资源大幅扩容,模拟性能也得到空前提升。片上集成了2个14位ADC采样速率高达4MSPS,1个12位ADC采样速率高达5.3MSPS,在电机控制、光伏储能等应用中可提供高精度采样率和快速响应。3个CAN-FD接口和2个以太网控制器也为工业网卡、变频器、伺服器提供了很好的优势。

金总介绍,GD32H7规划了GD32H737/757/759三个全新系列,来满足差异化开发需求。

GD32H737系列

  • 支持3路CAN 2.0B

  • 提供BGA176和LQFP176/144/100四种封装

GD32H757系列

  • 支持3路高速CAN-FD

  • 提供BGA100和LQFP144/100三种封装

GD32H759系列

  • 支持3路高速CAN-FD

  • 提供BGA176和LQFP176两种多引脚封装

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▲ GD32H737/757/759 接口资源

2、享受超高性能MCU“红利”的应用生态

GD32H7发布之际,兆易创新就已经为开发生态做了充足准备。自研的GD32 Eclipse IDE、GD32 All-In-One Programmer,及Arm KEIL、IAR、SEGGER等主流嵌入式开发工具均已适配。除此之外,针对高端应用场景,GD32正在联合第三方提供更多的算法及中间件资源,包括信号处理、电机控制、图形显示(GUI)、语音识别和边缘AI代码等。与新品同步面市的还有多种开发板卡和学习套件,旨在借助这些生态资源进一步降低超高性能MCU的普及门槛,让应用开发更加唾手可得。

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▲ GD32H759I-EVAL全功能评估板

谈到与现有产品的定位区别,金总表示,GD32H7为更多高端需求提供开发利器,覆盖更多目标市场和应用场景。

无人机

无人机和云台等应用往更复杂精密的电机控制发展,也对MCU的性能提出了相对较高的要求。从这几年推出的无人机产品表面参数来看,越来越多的厂商开始在无人机的成像性能和感知性能上发力。MCU在双向通信的同时,需要处理更为复杂的姿态算法,实现电机的精确控制以保证无人机的稳定运行。

MCU的处理性能足够强才能满足高端无人机IMU模块的数据处理需求,并实现灵活的控制响应。比如测绘型无人机需要用到RTK高精度定位技术,引入更多相位数据的同时,也对实时姿态解算提出了更高的要求。

GD32H7凭借600MHz的主频,超高的计算性能使其可作为大型无人机的主控。无论是512KB的超大紧耦合内存,还是64KB的L1-Cache高速缓存,都保证了关键指令的实时执行和更高的处理器效率。而内置的滤波算法加速器FAC,则为无人机姿态解算常见的滤波算法提供了更高效和实时的数据处理能力。对于设计面积要求苛刻的无人机产品来说,GD32H7也提供了多种封装选择,客户可根据资源需求灵活选取。

人机界面 (HMI)

随着显示技术的迅速迭代,智能家电、智能家居以及智慧城市等多种应用都开始引入智能化的HMI。语音、手势、触摸等多元化人机交互场景的出现,也推动新一代IoT产品中的MCU加速升级。

当前HMI对显示效果的追求越来越高,需要渲染成更高的分辨率、更高的色深,从而占用更多RAM空间。在人脸识别、手势识别以及语音控制等多样化的交互方式下,定制化的需求也在不断涌现,更多的GUI、矢量图形和视觉效果逐步加入到HMI界面中,对MCU的图形性能要求提出了前所未有的挑战。

GD32H7芯片内置了TFT LCD液晶驱动器,凭借1MB的SRAM容量,可以胜任更高分辨率在渲染和数组传输上的高内存要求。与此同时,GD32H7集成了图形处理加速器IPA,支持2D图像叠加、旋转、缩放和多种颜色格式转换等功能,可以满足高级GUI的需求,实现可定制的智能HMI。

数字化能源

“光储充”一体化模式在数字电源领域持续火爆,也是数字信息技术、人工智能(AI)和光伏技术相融合的典型场景。作为逆变器核心元件的MCU已成为发挥系统最大效率的关键。光伏逆变器需要将光伏太阳能板产生的可变直流电压,转换为市电频率的交流电,从而回馈给商用输电系统。在这个过程中,为进一步提升硬件效率,提高采样电路的精度至关重要。

GD32H7作为主控MCU可提供丰富的外设资源,包括4个32位通用定时器、12个16位定时器、4个64位/32位基本定时器、2个PWM高级定时器,以及2个采样速率高达4MSPS的14位ADC和1个采样速率高达5.3MSPS的12位ADC,精准生成PWM信号,既保证了采样电路的高精度与高效率,又满足了逆变器的复杂控制需求。

而储能逆变器为了实现电能的双向转换与流动,同样需要利用复杂算法实现恒流、恒压等控制,保证电网安全有效地运行,这也对主控MCU内核的计算性能及硬件加速配置都提出了较高要求。

GD32H7的主频高达600MHz,且内置了独立的DSP硬件加速器和双精度浮点单元,以及TMU、FAC等硬件算法加速器,在满足逆变器常见FFT、FIR等算法高效运行的同时,减轻了内核负担。而对于近年增长势头明显的微型逆变器,以及单向并网光伏逆变器来说,之前主要采用DSP来实现正弦波逆变器控制,如今在供货保障和降本增效的需求下,不少逆变器厂商开始采用高性能MCU替代DSP,GD32H7系列MCU就提供了绝佳选择。

边缘AI

从近年兴起的嵌入式智能应用中可以看出,传统通用MCU难以满足边缘AI日渐增长的算力要求。为了将更多的轻量级AI算法集成在嵌入式应用中,MCU必须从主频、存储空间和加速器都做到质的提升,而GD32H7恰好提供了这些硬件资源支撑。

从性能来看,GD32H7的600MHz主频可以保证在无需集成额外的硬件NPU的前提下,满足边缘侧的AI算力要求。即便运行在非最大主频下,仍可保证AI算法的精度。得益于先进的制造工艺,GD32H7集成了更多的硬件资源,包括硬件DSP、双精度浮点FPU、三角函数TMU和滤波算法FAC等,这些硬件资源对于图像处理等AI负载来说至关重要。

在内存容量上,由于占用的资源和算力要求过高,常见的MobileNet或YOLO无法运行在MCU上。Edge Impulse为边缘AI专门优化了FOMO机器学习物体检测算法,在算力和内存需求上只有其它算法的1/30。FOMO有很强的可伸缩性,支持在Cortex-M7内核的MCU上运行,物体检测效率为30fps,并需要至少100KB的缓存空间。只要物体的尺寸类似而且互不重叠,FOMO可以高效地统计大量小物体。例如通过调高输入的分辨率获得更高的粒度和更多的细节,能够快速清点摄像头视野内的蜜蜂数量。GD32H7配备的4MB Flash及1MB SRAM大容量内存足以胜任这类负载,进一步简化硬件成本,为嵌入式设备提供更多高级视觉功能。

同样可以从中受益的工业AI应用还有预测性维护,基于传感器状态监视、异常检测等算法,将预测模型集成到其中。例如在前面提到的数字能源应用中,基于AI技术的智能拉弧检测,能够提前预判电弧的产生,并有效切断并网开关,消除电弧,防患于未然。机器学习(ML)的智能化引入,使光伏逆变器不断累积检测出电弧的特征参数,从而优化和提高识别电弧的能力,更精准可靠地检测出真实电弧,保障变电安全。

随着TinyML技术的发展,未来会有更多ML模型能在小内存的MCU上运行,而更大的内存和算力则意味着更高的精度和效率。GD32H7配备了64KB L1高速缓存和512KB TCM超大可配置零等待空间,在支持轻量级AI算法提升工业应用智能化水平的同时,也能兼顾低延迟的实时处理和更精确的控制。

3、GD32H7的象征意义

MCU是一个相当细分的赛道,厂商对高性能与低功耗的追求尚未止步。而超高性能MCU的目标应用尚属蓝海市场,兆易创新凭借GD32H7抢占先机,进一步加速对高端智能化应用领域的渗透。

GD32H7的面市对于MCU市场有着深远的意义:作为中国首款M7内核的旗舰级MCU产品,以极具竞争力的性价比优势持续巩固兆易创新的市场领先地位。GD32H7为高端需求提供更丰富的开发选择,支持复杂运算、AI和多媒体技术等创新场景,全面推进MCU在前沿领域的应用和普及。——兆易创新产品市场总监 金光一

金总还表示,兆易创新正在积极布局双核及多核处理器架构,这类超高性能MCU产品未来将进一步拉动AI在边缘侧设备的覆盖率。此外,未来产品还将集成TrustZone、Lockstep等安全技术,满足更多高级应用的安全性要求。

以GD32H7为代表的超高性能MCU将弱化MCU与MPU的传统边界,激发更多市场潜力。兆易创新携新品加入赛道,以一如既往的高品质为边缘AI、光伏储能、智能HMI等应用的飞速发展献力。GD32H7不仅仅只是市场多样化的一环,也是一个里程碑式的产品,昭示着中国MCU已正式迈入超高性能时代。

来源:GD32MCU

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近日,兆易创新与小米联合签署战略合作备忘录,双方将聚焦技术发展与产业需求,利用双方技术优势,以小米AIoT开发平台与GD32 MCU的最新技术为载体,将其充分融入至高校教学体系,拓展高校教学应用,孵化更多AIoT创新方案,共同助力高校人才培养改革。

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小米AIoT开发平台(又称小米AIoT实训箱)是由小米研发的一类新型嵌入式智能化开发平台,采用模块化的设计方法,能够高效、灵活的实现定制化的智能硬件系统搭建。利用该平台搭建产品雏形,使后续的基础软件、通讯应用、AI应用、移动互联网应用等开发与硬件可视化的进行结合。此外该平台还接入了接入Vela操作系统,同时可以通过米家APP进行控制,实现软硬件融合,是理论教学与产品开发结合的特色平台。

不同于目前市场主流的实训箱产品,小米AIoT开发平台不仅可以搭建并模拟验证所有已有的真实产品,还可以作为创新应用孵化器,构建新产品雏形,并验证其逻辑和功能,为创新创业提供广阔空间。

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小米AIoT开发平台采用母板+子板的设计,母板提供供电、连接和通信等功能;子板搭载了不同元器件、芯片模组,是构建产品的基本单元,是实现功能的基础。母板是子板的基座,子板以磁吸方式搭接在母板上。所有产品都可由不同的子板搭配组装实现模块化设计,依据需求,可以进行定制和扩展。

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小米AIoT开发平台中子板的控制芯片采用了基于Arm® Cortex®-M4内核的GD32F470系列芯片进行设计,并且已完成小米Xiaomi Vela系统在GD32F470上的功能适配。Xiaomi Vela是小米基于开源实时操作系统NuttX打造的物联网嵌入式软件平台,支持丰富的组件和易用的框架,GD32F470与Vela的深度结合能够帮助AIoT开发平台打通碎片化的物联网应用场景。

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GD32F470以出色的处理效能与低功耗、高集成度、高可靠性和易用性的最佳组合,为工业控制与物联网等高性能计算需求提供高性价比解决方案。处理器频率高可支持算法复杂度更高的嵌入式应用,并具备更快速的实时处理能力。以业界领先的大容量存储优势支持高级计算、通信网络、人机界面等工业及消费类多元化应用场景。

依托GD32广阔的产品布局,将有更多内核和类型的MCU产品系列应用于小米AIoT开发平台中,为高校提供更为丰富的控制芯片子板选型,为更多的AIoT应用场景方案开发提供全方位支持。此外,兆易创新还将不断丰富GD32 MCU嵌入式教学,并与小米AIoT开发平台课程相结合,共同构建理论实践相结合的课程体系,为全国高校提供更为完整和丰富的授课选择。

来源:GD32MCU

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业界领先的半导体器件供应商兆易创新GigaDevice(股票代码 603986)今日宣布,率先推出采用3mm×3mm×0.4mm FO-USON8封装的SPI NOR Flash——GD25LE128EXH,其最大厚度仅为0.4mm,容量高达128Mb,是目前业界在此容量上能实现的最小塑封封装产品,可在应对大容量代码存储需求的同时,提供极大限度的紧凑型设计自由。

近年来,随着物联网、可穿戴、健康监护、网通等应用的快速发展,市场需求变化多样,不仅要在精致小巧的产品形态中提供丰富的功能,还要具有极低功耗,以保障产品的长时间工作。而SPI NOR Flash作为这些设备中重要的代码存储单元,需提供更小、更薄、更轻的产品选择来满足这些不断变化的应用需求。

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GD25LE系列SPI NOR Flash是兆易创新旗舰型低功耗产品,此次新推出的3mm×3mm×0.4mm FO-USON8 GD25LE128EXH产品延续了LE系列的优异性能,其最高时钟频率133MHz,数据吞吐量高达532Mbit/s,极大提升了客户的系统访问速度和开机效率,同时在4通道133MHz时,读功耗仅为6mA,与行业同类产品相比,降低了45%的功耗,有效延长设备的续航时间。并且,更为重要的是GD25LE128EXH实现了128Mb容量产品上的超小尺寸,此前,业界128Mb容量产品的主流封装为6mm×5mm×0.8mm WSON8,而GD25LE128EXH采用的3mm×3mm×0.4mm超小尺寸的新型封装,面积缩小达70%,厚度减薄50%,能够显著节省85%的空间体积,并节省材料成本。

除了尺寸优势显著提升之外,3mm×3mm×0.4mm FO-USON8 GD25LE128EXH与64Mb及以下容量的3mm×4mm×0.6mm USON8封装产品引脚兼容,无需调整PCB布局即可快速升级容量至128Mb,对于不同容量需求的方案,进一步简化了其兼容性要求的设计。

兆易创新存储事业部执行总监陈晖先生表示:“作为业界领先的Fabless芯片供应商,兆易创新不仅是创新技术的提倡者,同时也是先进技术的践行者。此次率先推出超小尺寸3mm×3mm×0.4mm FO-USON8封装的128Mb SPI NOR Flash,完美匹配了业界对小型化和高集成度的要求,并且基于此封装技术落地的首款产品GD25LE128EXH所具备的低功耗特性也使其适用于任何以电池供电的产品设计中。未来随着智能设备的不断升级,兆易创新预见大容量、小尺寸、低功耗的SPI NOR Flash产品将持续被业界需要。针对这一趋势,公司正在规划通过先进封装和存储技术开发其它容量、更小尺寸的存储产品,为客户提供更多样化的选择。” 

GD25LE128EXH现已量产,客户可联络销售代表或授权代理商了解相关信息。另外,同系列3mm×2mm×0.4mm FO-USON8封装产品GD25LE64E也即将在5月底提供样片,具体详情请联络销售代表。

来源:兆易创新GigaDevice

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为确保嵌入式硬件和软件的安全运行,防止由于随机故障和系统故障所带来的使用风险,越来越多的行业规定产品必须取得相应的功能安全认证才能上市。GD32F303/305/307系列MCU符合IEC 60730 B类功能安全标准,并可提供由业界领先的第三方测试、检验、认证机构——SGS出具的检测报告及证书。经过认证的软件自检库和完备的安全文档也已经准备就绪,可以支持家用电器等设备的设计符合安全规范,协助客户快速推出稳定可靠的终端产品。

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IEC 60730 B类功能安全证书及测试报告

IEC 60730简介 

IEC 60730安全标准规范由国际电工委员会(IEC)制定,该安全标准定义了家用电器嵌入式控制软件与硬件安全操作的测试与检测方法,以确保家电产品安全可靠地工作。

IEC 60730将基于微控制器的家用电器安全标准分为3类:

∎A类:与设备安全无关的控制功能

应用场景:温湿度控制、照明控制等

∎B类:旨在防止受控设备的不安全运行

应用场景:洗衣机、电冰箱等

∎C类:旨在防止特殊危害,例如防止设备爆炸

应用场景 :自动燃烧器、燃气型烘干机等

典型的家用电器,比如白电需要符合B类级别的保护。IEC 60730 B类定义并涵盖了以下需要监控或者检测的控制器关键部件:CPU寄存器和程序计数器、中断处理及执行、系统时钟频率、存储器检测等。每个部件均提供了可选的检测方法,设备厂商可灵活采用。

GD32 对 IEC 60730 的支持 

IEC 60730规范要求家用电器相关的厂商,对其提供的每个产品装置的部件,通过程序运行中的动态自我检测及时发现问题并采取措施。目前的智能型家电类产品通常是一键启动,当中所导入的功能安全IEC 60730 B类功能安全标准,最重要的组件就是MCU。因为只有MCU能防止受控设备的不安全运行、避免电子器件在功能失效时造成人员的受伤、协助系统诊查失效原因及对应相关的行为。

兆易创新GD32F303/305/307系列主流型MCU已经提供了完整的功能安全库,协助客户实现功能安全设计。家电厂商可以将认证过的GD32安全程序库,嵌入到整套系统软件中实现自我检测功能,进而申请最终产品的IEC 60730功能安全标准相关认证。

启动诊断测试项:

●CPU寄存器检测

● 看门狗定时器检测

● Flash全域检测

●RAM检测

●系统时钟检测

周期诊断测试项:

●CPU寄存器检测

●堆栈溢出检测

●系统时钟检测

●Flash CRC片区检测

●定时中断处理

●RAM片区检测

安全是家电产业实现高质量发展的底层保障。兆易创新一直将客户需求及合规认证视为公司发展的基石,持续完善功能安全相关认证,旨在为开发者提供更完整的安规支持。未来,兆易创新GD32 MCU还将满足面向多元化市场的专业安全认证需求,与行业伙伴携手并进,共同合规、稳健、高质量地发展。

来源:GD32MCU

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兆易创新GigaDevice (股票代码 603986) 今日宣布,正式推出中国首款基于Arm® Cortex®-M7内核的GD32H737/757/759系列超高性能微控制器。

GD32H7系列MCU具备卓越的处理能效、丰富连接特性及多重安全机制,以先进工艺制程和优化的成本控制,全面释放高级应用的创新潜力。全新产品组合包括3个系列共27个型号,提供176脚和100脚BGA封装,176脚、144脚和100脚LQFP封装等五种选择,将于5月底陆续开放样片和开发板卡申请,10月起正式量产供货。

GD32H7可广泛用于数字信号处理、电机变频、电源、储能系统、无人机、音频视频、图形图像等各类应用。得益于超高主频以及大存储容量,该系列MCU也适用于机器学习和人工智能等诸多高端创新场景。

兆易创新产品市场总监金光一表示:“物联技术和人工智能的普及,不断推动嵌入式设计向智能化方向发展。GD32H7突破了MCU的性能边界,为复杂运算、多媒体技术、边缘AI等高级创新应用提供强大的算力支撑,进一步迭代并拓展了我们在超高性能领域的产品布局,并持续以强大供应链和高品质打造平台化优势,赋能开发者应对未来挑战。”

✦性能强劲的硬件配置✦

GD32H7系列MCU采用基于Armv7E-M架构的600MHz Arm® Cortex®-M7高性能内核,凭借支持分支预测的6级超标量流水线架构,以及支持高带宽的AXI和AHB总线接口,可实现更高的处理性能。内置了高级DSP硬件加速器和双精度浮点单元(FPU),以及硬件三角函数加速器(TMU)和滤波算法加速器(FAC),大幅减轻了内核的负担并有助于提升处理效率。GD32H7系列MCU最高主频下的工作性能可达1552 DMIPS,CoreMark®测试取得了2888分的出色表现,同主频下的代码执行效率相比市场同类产品提升约10%,相比Cortex®-M4产品的性能提升超过40%。

GD32H7系列MCU配备了1024KB到3840KB的片上Flash及1024KB的SRAM,其中包含512KB可配置超大紧耦合内存(ITCM, DTCM),可确保关键指令与数据的零等待执行;还配备了64KB L1-Cache高速缓存(I-Cache, D-Cache),有效提升CPU处理效率和实时性。外部总线扩展(EXMC)支持访问SDRAM、SRAM、ROM、NOR Flash和NAND Flash等多种片外存储器。GD32H7内置了可实时跟踪指令和数据的宏单元ETM(Embedded Trace Macrocell),提供在不干扰CPU正常运行情况下的高级调试功能。GD32H7内置的大容量存储空间能够支持复杂操作系统及嵌入式AI、机器学习(ML)等多种高级算法,实现兼具高性能和低延迟的实时控制。

✦大幅扩容的集成资源✦

GD32H7系列MCU新增了大量通用外设资源,包含8个U(S)ART、4个I2C、6个SPI、4个I2S、2个SDIO以及2个八线制OSPI(可向下兼容四线制QSPI)等。配备了2个USB2.0 OTG接口,支持全速(Full Speed)和高速(High Speed)模式。还集成了3路CAN-FD控制器和2路以太网,满足高速互联应用所需。

GD32H7系列MCU提供了出色的图形显示和音视频连接方案。芯片内置了TFT LCD液晶驱动器和图形处理加速器IPA (Image Processing Accelerator), 支持2D图像叠加、旋转、缩放及多种颜色格式转换等功能。还集成了串行音频接口(SAI)和SPDIF音频接口,以及8位至14位的数字摄像头接口,便于视频图像的采集与传输。

GD32H7系列MCU采用1.71V~3.6V供电,支持高级电源管理并提供了三种供电模式(LDO/SMPS/直接供电)和五种低功耗模式,可实施灵活的供电策略以兼顾整体能耗平衡。配备了4个32位通用定时器、12个16位通用定时器、4个64位/32位基本定时器、2个PWM高级定时器。2个14位ADC采样速率可达4MSPS,1个12位ADC采样速率高达5.3MSPS,还集成了快速比较器(COMP)、DAC等高精度模拟外设以支持各类电机控制场景。

GD32H7产品系列支持多种安全机制,为通信过程的数据安全提供保障。内置的硬件加解密支持DES、三重DES或AES算法,以及应用于多种场合的哈希(Hash)算法,确保传输信息的完整性。GD32H7系列MCU Flash/SRAM均支持ECC校验,能够有效提升系统运行的可靠性。还集成了RTDEC模块,可以对AXI或AHB总线数据进行实时解密,保护存储在外部SPI NOR Flash设备中只读固件的机密性。

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▲ GD32H737/757/759系列MCU产品组合

GD32H7提供了3个全新系列,并与现有产品完美兼容。按资源配置不同,GD32H737系列支持3路CAN 2.0B,GD32H757/GD32H759系列支持3路高速CAN-FD。按管脚封装不同,GD32H757系列具备BGA100和LQFP144/100三种封装选项;GD32H759系列具备BGA176 和LQFP176封装选项,以满足差异化开发需求。

GD32强大的开发生态也日趋丰富完善。兆易创新为全新GD32H7系列微控制器提供了免费开发环境GD32 Eclipse IDE和多合一编程工具GD32 All-In-One Programmer,并支持调试下载工具GD-LINK的SWD/JTAG或主机的UART、USB、I2C等通信接口直接编程。Arm® KEIL、IAR、SEGGER等知名嵌入式工具厂商亦将为GD32H7全新产品提供包括集成开发环境(IDE)、调试(Debug)和跟踪(Trace)等在内的全面支持。业界主流的实时操作系统(RTOS)、图形化界面(GUI)和嵌入式AI算法等中间件也将适配,加速用户项目设计,缩短产品上市周期。

兆易创新已于德国纽伦堡举办的Embedded World 2023展会上率先展出了全新的GD32H759I-EVAL全功能评估板,配套的入门级学习套件还包括GD32H759I-START、GD32H757Z-START、GD32H757J-START、GD32H757V-START,对应于各类封装和管脚,方便功能评估和开发调试。各授权代理商渠道及GD32天猫旗舰店(GD32.tmall.com)也将上架发售。

* 所有商标、Logo和品牌名称均为其各自所有者的财产,排列不分先后

关于GD32 MCU

兆易创新GD32 MCU是中国高性能通用微控制器领域的领跑者,中国最大的Arm® MCU家族,中国第一个推出的Arm® Cortex®-M3、Cortex®-M4、Cortex®-M23、Cortex®-M33及Cortex®-M7内核通用MCU产品系列,并在全球首家推出RISC-V内核通用32位MCU产品系列,已经发展成为32位通用MCU市场的核心之选。以累计超过13亿颗的出货数量,超过2万家客户数量,41个系列500余款产品选择所提供的广阔应用覆盖率稳居中国本土首位。

兆易创新GD32 MCU也是Arm®大学计划(University Program, AUP)中国首批合作伙伴、Arm® mbed™ IoT平台生态合作伙伴、RISC-V基金会战略会员、“兆易创新杯”中国研究生电子设计竞赛的冠名厂商。GD32以打造“MCU百货商店”规划发展蓝图,为用户提供最全面的系统级产品和解决方案支撑,构建智能化开发平台和完善的产品应用生态。更多信息欢迎访问GD32MCU.com。

关于兆易创新

兆易创新科技集团股份有限公司(股票代码603986)是全球领先的Fabless芯片供应商,公司成立于2005年4月,总部设于中国北京,在全球多个国家和地区设有分支机构,营销网络遍布全球,提供优质便捷的本地化支持服务。兆易创新致力于构建以存储器、微控制器和传感器和模拟产品为核心驱动力的完整生态,为工业、汽车、计算、消费电子、物联网、移动应用以及通信领域的客户提供完善的产品技术和服务,并已通过ISO9001及ISO14001等管理体系的认证,与多家世界知名晶圆厂、封装测试厂建立战略合作伙伴关系,共同推进半导体领域的技术创新。欲了解更多信息,请访问:www.GigaDevice.com

来源:GD32MCU

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兆易创新GigaDevice(股票代码603986)今日宣布,旗下车规级GD25/55 SPI NOR Flash和GD5F SPI NAND Flash系列产品全球累计出货量已达1亿颗,广泛运用在如智能座舱、智能驾驶、智能网联、新能源电动车大小三电系统等,这一重要里程碑凸显了兆易创新与国内外主流车厂及Tier1供应商的密切合作关系。

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兆易创新致力于为汽车领域客户打造具备高可靠性、高安全性、覆盖不同电压、不同容量的车规级存储产品,在应用端得到了充分的验证并深受客户认可。

全系列创新产品覆盖 满足行业所需

随着自动驾驶、车联网和新能源汽车的快速发展,在紧凑空间中,车载电子系统设计的复杂度显著提升,对于存储产品而言,大容量、实时响应、高可靠性和安全性必不可少,兆易创新车规级GD25/55 SPI NOR Flash和GD5F SPI NAND Flash具有丰富的产品选择,如2Mb~4Gb全容量覆盖、高达400MB/s的数据吞吐率、保障安全的RPMC功能、提升可靠性的ECC算法和CRC校验、延长产品寿命的10万次擦写和20年数据保持能力、适应空间受限的紧凑型封装等,这些完善的产品组合能够全面满足汽车电子应用所需,实现一站式选择。

严苛的品质管理 为汽车变革护航

质量是兆易创新产品保障的基石,质量体系建设和持续改善,是强化品质管理、增强客户信心的关键途径之一。从研发到生产,每一颗产品在出厂前都会历经严苛的测试,兆易创新将零缺陷质量管控的理念贯穿至每一个环节,致力于为全球客户提供高品质产品。

稳定便捷的供应和支持 保障汽车有序生产

稳定的供应能力是保障汽车生产研发有序进行的硬性标准之一。作为存储行业的领跑者,兆易创新具有多元化的供应链管理体系,与众多晶圆厂、封测厂建立了长期合作伙伴关系,灵活地满足客户所需。同时,配有专业的本土化技术支持团队,可以快速响应客户需求,及时应对市场变化。

兆易创新自2015年开始布局汽车电子领域,并在2019年和2022年陆续完成了GD25/55 SPI NOR Flash和GD5F SPI NAND Flash全容量AEC-Q100车规级认证,经过长期的技术沉淀和积累,凭借着产品的创新、可靠的质量和稳定便捷的供应和支持,兆易创新车规级存储产品累计出货量达1亿颗,这也进一步凸显了兆易创新持之以恒的投入和承诺。

未来,兆易创新将紧跟市场,持续完善车规级相关产品和解决方案的布局,助力行业发展。

来源:兆易创新GigaDevice

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围观 17

兆易创新今日宣布,在2023年度中国IC设计成就奖颁奖典礼暨中国IC领袖峰会上,凭借着出色的技术突破能力和产品创新能力荣获“十大中国IC设计公司”奖项。与此同时,旗下GD5F1GM7存储器和GD32F470微控制器分别获得了“年度最佳存储器”和“年度最佳MCU”两大热门IC产品类奖项。

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中国IC设计成就奖是中国半导体领域的顶级盛典之一,至今已连续举办了二十一年,能获得IC设计成就奖的表彰,充分体现了获奖企业的行业领先地位和卓越的产品研发及服务支持能力。

匠心铸就品质,实力成就荣耀

GD5F1GM7是兆易创新推出的新一代24nm工艺制程的NAND Flash存储器产品,提供3V和1.8V两种电压版本。该系列优化了产品设计,内置8bit ECC模块,可达到10年数据保持,8万次擦写寿命。频率最高可达133MHz,支持DTR功能,极大提高了产品的传输速度。1.8V产品支持Deep power down模式,待机功耗可低至1uA,对于低功耗需求有巨大优势。在封装设计上,该系列提供了更小的WSON8 6mmx5mm封装,进一步减小了存储芯片在PCB上的芯片面积,能够为IoT、穿戴类等新兴消费类市场应用提供高性价比,大容量的代码储存方案。

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GD32F470系列高性能MCU基于Arm® Cortex®-M4内核,主频高达240MHz,可支持算法复杂度更高的嵌入式应用,并具备更快速的实时处理能力。GD32F470配备了512KB到3072KB片上Flash,256KB到768KB的SRAM,具备业界领先的大容量存储优势。在制造工艺方面,此MCU采用40nm工艺制程,可以降低动态和静态功耗,从而有效延长电池供电系统的使用时间。另外,GD32F470系列继承了GD32F4系列丰富的通信接口和增强型安全功能,与现有GD32F4系列产品完全兼容,支持开发者在现有设计上实现无缝切换,能够轻松推动高端应用转换和研发升级。

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十数年砥砺前行,荣誉与市场双赢

兆易创新自2005年成立便持续深耕IC设计产业,致力于构建以存储器、微控制器、传感器及模拟产品业务为核心驱动力的完整生态,公司产品被广泛应用于计算、网络、消费电子、手机、车载、物联网、工业等市场,并且凭借严格的质量标准和要求,产品性能和品质始终保持行业领先水准,备受国内外客户认可。

兆易创新NOR Flash在中国市场占有率为第一,全球市场排名前三,累计出货量超190亿颗,年出货量超28亿颗;而GD32MCU作为中国32位通用MCU领域的主流产品,以38个系列450余款产品选择,覆盖率稳居市场前列,并且累计出货量已超过10亿颗。

连续多年被授予“十大中国IC设计公司”称号是一项崇高的荣誉,它既代表了兆易创新十余年砥砺前行不改初心的努力成果,同时也激励着公司向着更高、更远、更大的舞台奋力前行。作为一路见证并推动中国半导体行业发展壮大的企业,兆易创新将秉承 “开放创新、使命必达”的核心价值观,致力于用优秀的产品与完善的服务助力行业伙伴阔步前行。

来源:兆易创新GigaDevice

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围观 63

在今天工业控制系统已经大量应用工业现场总线,从而降低应用成本与提高系统稳定性。进入工业4.0时代后,工业实时以太网工业总线应用也逐步占据工业现场总线的主导地位,例如由西门子公司主导的PROFINET总线、倍福公司主导的EtherCAT总线、罗克韦尔公司主导的Ethernet/IP总线等等。工业实时以太网总线逐步成为新一代工业控制系统的主流配置,同时成为进入工业数字化时代的基础。

EtherCAT工业实时以太网总线以其高性能、高稳定性、高响应等特点快速在工业控制系统中得以广泛应用,目前EtherCAT主站在中高端PLC产品中已经得到广泛应用,但在对成本较敏感的紧凑型PLC控制器中,目前国产PLC依然以Modbus、CANopen等等低速通讯协议为主,翌控科技通过自主研发NXTOS系统实现国产GD32F470处理器的EtherCAT主站功能(未来将提供PROFINET软从站与Ethernet/IP主从站方案),并且支持IEC61131-3标准PLC编程以及图形化主站配置与调试工具,该方案核心特点如下:

∎使用GD32F470处理器片内资源(基于GD32F470ZIT6或者GD32F470VIT6)

∎基于NXTedge Studio编程工具可使用IEC61131-3标准语言对访问EtherCAT从站过程数据与对象字典

∎支持标准EtherCAT ESI设备描述文件导入

∎可进行在线扫描组态与EtherCAT主从站参数配置

∎可在线监控EtherCAT从站设备状态与操作PDO过程数据以及通过SDO读写对象字典

∎最高支持9个EtherCAT从站,典型应用为8个伺服驱动器外加1个IO模块,EtherCAT极限循环周期可稳定支持250us,典型应用为1-2ms

∎提供更加灵活的合作模式,可提供软件SDK深入研发模式或者基于客户硬件平台NXTOS系统的产品授权模式

翌控科技与兆易创新公司深入合作,共同发布基于GD32F470单芯片EtherCAT主站解决方案。

选用的GD32F470VI/GD32F470ZI芯片基于Cortex-M4核心,具有240MHZ主频与2MB FLASH,768KB RAM,完全通过单芯片实现IEC61131-3 PLC软件平台与EtherCAT主站,同时控制8个EtherCAT伺服与1个EtherCAT IO模块,通过外扩以太网芯片支持TCP/IP通讯,实现Modbus TCP与私有以太网通讯协议,同时支持IEC61131-3标准编程,支持FBD、LD、ST、SFC与IL编程语言,应用架构图如下:

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基于GD32F470处理器芯片,翌控科技研发的NXTOS实现高性能EtherCAT主站,在连接8个EtherCAT伺服与1个EtherCAT IO模块的场景下,依然可实现EtherCAT主站1ms通讯周期,其中EtherCAT主站单个周期仅仅占用最高120us最大处理时间,处理器依然预留足够的CPU资源用于保障其他PLC应用逻辑、Modbus通讯、运动控制等等功能运行,同时在NXTedge Studio中可实现EtherCAT主站状态调试:

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除了通过单芯片实现支持EtherCAT功能的PLC解决方案外,该方案同时支持将GD32F470芯片作为独立的协处理器与第三方处理器进行通讯,将实时性要求较高的应用由GD32F470+NXTOS完成,而在HOST处理器上则无需进行实时性优化,通过SPI/UART接口与GD32F470通讯,从而实现接入工业控制系统:

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小结一下

翌控科技自主研发的NXTOS系统则打破目前国产工业控制系统在工业实时以太网总线上的困扰,通过高实时系统以及驱动在指定芯片平台上的定向深入研发与优化,基于多个国产以及全球知名厂商处理器选型,为国内工业控制系统核心大脑提供强有力的支持。

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来源:GD32MCU

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围观 317

3月14日,2023年德国纽伦堡嵌入式系统展(Embedded World 2023,以下简称:EW23)拉开帷幕。EW23以“embedded responsible sustainable”为主题,与全球展商共同探讨嵌入式系统开发领域的最新发展趋势和技术创新。兆易创新GigaDevice本次现场展示了多种市场领先的MCU产品、开发生态以及创新方案。GD32正携手全球合作伙伴持续发力,以遍布全球的服务网络提供优质便捷的本地化支持服务,助力客户实现产品迭代和业务可持续性成长。

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Embedded World 2023兆易创新展厅

GD32F470系列高性能MCU被评为本届大会“Top Things To See”(最值得一看)的产品,通过邮件推荐给超2万名来自全球的嵌入式设计工程师。同时,GD32E230系列超值型MCU成功入选了"Best-in-Show"(最佳展览奖)提名。

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行业媒体和专家对兆易创新的报道

GigaDevice欧洲区FAE经理Reuben Townsend先生在现场接受了全球电子技术领域领先媒体EE Times Europe的专访,向观众介绍包括GD32E5、GD32H7、GD32W515和GD32F470在内的多款高性能MCU的产品特性及颇具创新的解决方案。

突破传统产品界限

处理效能加持,解决客户核心诉求

兆易创新的旗舰级高性能GD32H7系列MCU也将于近期正式发布,本届展会是GD32H7系列官方开发套件的首秀。

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▲  GD32H7xxI-EVAL Board

GD32H7系列以Arm® Cortex®-M7内核提供600MHz的处理能力,内置先进的DSP和FPU。配备1024KB到3840KB Flash和1024KB SRAM,其中包括512KB的紧耦合内存,以实现最佳处理效率。GD32H7集成了液晶显示屏和硬件图形加速器,可显著提升显示质量,同时还添加了数据安全加密功能。适用于数字信号处理、电机控制、电源、储能系统、音频和语音识别,以及边缘计算、AI等诸多创新应用场景。

能源精细化管理

助力全球客户开启可持续未来

近年来,新能源市场高速发展,光伏逆变结合储能可对能源转换进行有效地管理,与传统能源相互协同、融合发展。“光伏+储能”已成为世界范围内最热门的能源发展形式之一。

GD32F4系列高性能MCU凭借其高主频、大存储、高精度定时器以及高速ADC,在光伏逆变器、储能,以及电池管理等核心系统中都有着广泛的应用。此外,GD32F4先进的外设接口、液晶显示屏控制器以及图形加速器可支持新能源系统内的通信监控和人机交互等功能模块,帮助设备厂商快速实现光储设备的智能上云,抢占能源市场先机。

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▲  采用GD32F4的储能系统BMS和通讯监控模块

开关电源是一种稳压电源,它使用高频开关稳压器对电源进行转换并调节输出,具有调节输出稳定的直流电。对比传统电源,数字电源具有高效率、低散热、高功率密度等优势。

此次展会上,GD32展出了两款数字电源解决方案。其中全新推出的500W数字电源方案采用有桥PFC+半桥LLC拓扑:PFC部分使用GD32E230C控制,输入220V交流电,输出415V直流电压;LLC部分使用GD32E503R控制,输入415V直流电压,输出24V直流电压,并采用SHRTIMER控制LLC MOS管的频率变化获取更高的控制精度,整机最大效率可达90%以上。

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▲ GD32E230+GD32E503系列PFC+LLC开关电源方案

GD32E5系列高性能MCU采用的Arm® Cortex®-M33内核内置硬件乘/除法器,并提供完整的DSP指令集和单精度浮点运算单元,配备硬件三角函数加速器,以增强的计算能力实现数字信号处理和开关电源控制,可替换传统DSP,运行MPPT算法实现光伏模块的最大功率跟踪,并实现数据采集、通讯监控和快速关断功能。

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▲ GD32E503系列开关电源方案

GD32E5内置90ps超高精度定时器(SHRTimer)及5个独立的计数器,可以产生5组2路带死区互补输出的PWM控制信号,可与其它外设进行联动产生正弦波逆变需要的高频波形。

增强图形处理能力

赋能人机交互界面酷炫升级

人机界面(HMI)技术正在迅速迭代发展,通过串口、以太网及CAN等总线通讯接口连接PLC、变频器、仪表等工业控制设备以及家居中控平台,让用户能够以更智能、轻松和直观的方式与工作和家庭场所中的终端设备和家用电器进行交互。

处理器的性能很大程度上决定了HMI整体的性能。GD32F4系列MCU凭借高性能、强实时、大容量特性已被众多工业和高端消费有HMI需求的客户采用。

LVGL是一款轻量级的开源免费嵌入式GUI设计工具,搭载GD32F470可释放无限潜能,现场展示的这款demo搭载7寸液晶显示屏,分辨率为1024*600像素,演示了包含按钮、标签、滑块、图表、键盘、仪表、曲线以及表格等多项内置组件功能。

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▲ GD32F470 LVGL GUI 方案

TARA Systems是一家成立于1990年的软件工具和服务公司,正在为数以百万计的消费电子、工业、汽车和移动设备领域的嵌入式系统提供解决方案。

Embedded Wizard是TARA Systems旗下的嵌入式GUI技术,即使在资源有限的MCU平台上,也能创建出高性能的图形用户界面。具备代码精简、功能丰富、可扩展性、开发便捷等优势,可有效简化用户在GD32 MCU上的GUI开发工作,加速产品开发和上市步伐。

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▲ Embedded Wizard GUI 方案

随着万物互联和人工智能的应用呈跨越式增长,结合HMI技术赋能,支持语音控制、人脸和手势识别ML算法的新兴应用不断涌现,丰富了物联网设备的智控与交互方式。

支持多种主流协议

GD32通信连接能力备受瞩目

GD32W515系列是兆易创新首款无线Wi-Fi MCU,基于Cortex-M33内核设计,为AIoT领域提供增强的计算能力和丰富的集成资源。

GD32联合欧智通共同推出的IoT Wi-Fi模块X115Z-RA取得了Arm平台安全架构PSA Level1、PSA Functional API认证, Wi-Fi联盟认证,以及RF FCC/CE合规认证。具备MCU的丰富资源和基本外设,模块完全兼容GD32 MCU开发环境和使用习惯,开发者可以轻松构建Wi-Fi连接方案。

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▲ GD32W515系列Wi-Fi模组

兆易创新还为用户提供了一套集成了无刷电机、步进电机和 Wi-Fi 通信的三合一硬件解决方案,支持语音控制、智能配网、 OTA 升级等功能,包含了GD32W515系列Wi-Fi MCU以及GD30DR8413高性能电机驱动芯片。此外,通过UART接口连接到语音识别芯片,该方案支持本地语音唤醒和识别功能,适用于家电、中控面板、网关等丰富的应用场景。

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▲ GD32W515风扇控制+本地语音识别方案

兆易创新将RISC-V内核与世面主流的无线通信技术结合,计划于年内推出Wi-Fi 6+BLE 5.2无线双模MCU产品,通过领先的射频性能和丰富的集成资源让客户的无线连接更具市场竞争力。同时,兆易创新也在持续打造丰富多元的无线AIoT开发和应用生态,提供包括matter在内的多种智能家居连接方案,帮助客户加速产品的开发周期。

GD32 MCU支持主流的RTOS及云连接协议,例如Amazon AWS云服务、Azure RTOS、FreeRTOS、RT-Thread以及Zephyr等。通过适配认证的GD32产品型号均可在相应网站上查询,所有代码都可以在各大开源托管网站免费下载。

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▲ GD32E507 & Microsoft Azure操作系统方案

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▲ GD32F470 & AWS操作系统方案

GD32E230搭配GD30WS8805电源管理芯片的TWS无线耳机充电仓方案,已被一些行业品牌客户采用,并批量出货。

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▲ GD32E230系列TWS无线耳机充电仓方案

GD32L233系列MCU采用业界领先的超低功耗工艺制程和 Arm® Cortex®-M23内核,搭配专门优化的低功耗IP,具备超高的GPIO复用率,典型应用场景如工业表计、小型消费电子设备、便携式医疗设备、电池管理系统、数据采集与传输等。基于GD32L233设计的物流冷链监测设备通过12位高分辨率ADC实现对温度传感器的数据采集,使用嵌入式安全IP TRNG和CAU对数据采集和传输进行加解密验证,并提供多种节电模式用以延长便携式设备的电池使用寿命。

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▲ 采用GD32L233的物流冷链方案

兆易创新将继续从工艺、内核、产品架构、模拟IP、唤醒机制和节能模式等多方面推动低功耗MCU产品的迭代出新,以各类产品定位配备多种封装类型,成为能源应用和能效优化的持续驱动力。

软硬一体解决方案

满足电机控制应用多元需求

基于GD32 MCU的电机控制应用已经在服务机器人、智能家电、制冷压缩机、平衡车、电动工具、工业伺服电机等各类终端上落地商用,广泛赋能众多行业创新。

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▲ GD32E507系列电机+触控屏驱动方案

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▲ GD32F303系列电机+显示屏驱动方案

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▲ GD32E230系列吸尘器电机方案

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▲ GD32VF103系列电机驱动开发平台

GD32产品内部集成了独立乘除法器等运算单元、高精度定时器和硬件加速器、支持三相六路PWM波形,还内置了性能ADC、高速运放、比较器等丰富的模拟外设。搭配GD32团队自研的电机算法,可以精准地控制磁场大小与方向,进行“像素级”控制。驱动电机的同时也能驱动显示屏,可以实时显示电机工作状态和运行参数。

不断优化用户体验

自我进化的GD32生态系统

兆易创新深受客户信赖的关键原因,在于GD32打造了一个将产品、用户与合作伙伴紧密结合又互利共生的开发生态系统,客户可以选择符合其自身需求的工具,构建更适合自身发展的解决方案,实现自主可控需求的同时又有效降低研发成本。

一方面,兆易创新持续挖掘GD32系列产品的潜力,为开发者提供软硬件开发套件以及各种自研方案和算法。另一方面,GD32联合全球合作厂商,持续为用户推出了更多集成开发环境IDE、开发套件EVB、图形化界面GUI、安全组件、嵌入式AI、操作系统和云连接方案选择。

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▲ 持续加强与第三方生态伙伴的合作,支持客户需求

业界知名嵌入式工具厂商德国SEGGER公司已与兆易创新全面合作,SEGGER所有工具现已支持GD32全系列MCU产品,包括Arm和RISC-V内核。例如Embedded Studio集成开发环境(IDE)、市场领先的J-Link仿真器、Ozone debugger、实时操作系统embOS和通信、数据存储、压缩感知、物联网领域的软件库,以及Flasher编程器等。

瑞典知名软件开发商IAR Systems公司最新发布的IAR Embedded Workbench® for Arm 9.32.1版本已全面支持兆易创新GD32系列MCU。采用仿真调试工具I-jet作为JTAG硬件调试仿真器, 通过USB连接到运行Windows的PC主机,即可使用IAR Embedded Workbench实时开发GD32系列MCU。

来自比利时创新的微控制器IDE供应商Embeetle为嵌入式软件开发设计了全新的集成开发环境,给用户提供非常直观的使用体验。目前Embeetle也已同时支持兆易创新基于Arm和RISC-V内核的MCU,将独特的Embeetle IDE带给GD32 MCU用户,从而在降低功耗和提供丰富的外围设备之间发挥均衡的处理能力。

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▲ ProMik的MSP系列网络安全编程器

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▲ P&E Micro Cyclone LC ARM编程器

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▲ μISP系统级编程器

全球领先的开发量产工具供应商ProMik现场展示了面向兆易创新GD32VF103系列MCU的网络安全烧录方案。通过其MSP系列编程器,ProMik可为GD32 MCU提供集成调试功能,构建安全的生产环境,并兼具时间和成本效益。此外,P&E Micro、Algocraft等全球知名开发量产工具厂商都在展会现场展出了适配GD32 MCU兼具高效和安全的调试下载工具。

著名发明家富兰克林曾道:“我们在享受着他人的发明给我们带来的巨大益处,我们也必须乐于用自己的发明去为他人服务。” 兆易创新将进一步丰富GD32产品矩阵,满足差异化的市场需求。同时通过加强方案自研以及生态合作的投入,必将持续增添GD32的核心价值,为来自全球各地的更多优质客户提供产品和服务。

* 本文提及的所有商标、Logo和品牌名称均为其各自所有者的财产。

来源:GD32MCU

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围观 145

在疫情防控政策优化之后,将便携式血氧仪、家用制氧机、额温枪等为代表的健康管理设备纳入家庭医药箱,预计会长期持续地提振这些产品的需求空间。此外,疫情并非健康管理设备销量上涨的唯一“催化剂”,人口老龄化、对健康监护的需求更丰富更多元、以及产品智能化都将长期持续性地推动市场需求的提升。

市场调研数据显示,2021全球脉搏血氧仪市场销售额达到了21亿美元,预计2028年将达到36亿美元,年复合增长率为7.5%(2022-2028)。扩展到整个细分领域,2022年我国家用医疗器械零售市场总体规模达327亿元,较疫情前整体规模上涨接近50%。后疫情时代,家用医疗器械季度销售规模在80亿元上下波动。

健康管理产品在未来多年的销量都将呈现持续上扬的趋势,这也将为MCU市场带来长期的增长点。分析机构对未来几年MCU在该细分领域的持续看好也印证了上述分析。在Omdia最新的行业分析报告中,2022年中国医疗电子产业将为MCU厂商带来1.56亿美元的市场销售额。展望未来,MCU的销售额预计将以7.5%的复合年增长率增长,到2026年将达到2.04亿美元,占到全球市场约27%的份额,并领跑于全球市场的增长速度。

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▲ 中国vs全球医疗电子市场 - 年度MCU营收

来源:Omdia

以指夹式脉搏血氧仪为例,虽然其市场规模持续增长,但是其发展仍面临诸多挑战。目前国内血氧仪市场面临产品同质化严重、监测精度达医疗级的产品较少、性价比不高等问题,亟需寻找破局之路。适用性、监测精度、运动性能、成本控制成为考察指夹血氧仪研发及生产企业的重要指标。

放眼全球,人工智能(AI)技术与健康管理领域的融合不断加深,应用场景不断扩大,如语音录入病历、医疗影像辅助诊断、药物研发、手术机器人、个人健康大数据智能分析等,都是AI技术目前的热门应用领域。而随着MCU的算力不断提升,将人工智能集成在MCU上,只用一颗芯片实现端侧部署,正在成为新的应用趋势。

在长尾需求和持续创新的驱动下,健康管理产业链寻找性价比高、稳定可靠、供货保障的相关MCU供应商成为重中之重。

在过去几年,兆易创新GD32系列MCU持续为健康管理产品终端客户稳定供货,为抗击疫情提供了强有力的保障,具备了较高的市占率。GD32E230系列超值型MCU累计出货数据已超2亿余颗,并广泛应用于血氧仪、额温枪、病毒检测仪、疫苗保温箱等;GD32F450/470系列高性能MCU大量应用于热成像仪、制氧机、呼吸机等,深受行业认可并屡获殊荣。囊括“中国芯优秀支援抗疫产品”、“中国芯优秀市场表现”、“全球电子成就奖”等多项业界大奖。

血氧仪的工作原理

血氧饱和度(SpO2)即血液中血氧的浓度,是呼吸循环的重要生理参数。在《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第九版)》中,有关治疗的措施提到,“密切监测生命体征,特别是静息和活动后的指氧饱和度等”;多名专家在进行疾病科普时也都提出:“氧饱和度低于93%比较危险”,缺氧可导致机体器官受损,特别需要警惕老年人“沉默性缺氧”。这意味着,是否需要去医院就医、是否发展为重症,血氧指标成为了重点。而且家用血氧仪,尤其是指夹式血氧仪,因为便携、方便且价格实惠,成为了人们关注的重点。

目前流行的指夹式光电传感器测量血氧的方法,测量时,只需将传感器套在人手指上,然后将采集的信号处理后传到显示屏上位机即可观察到人体血氧饱和度的情况。

血液中氧的含量可以用生理参数血氧饱和度(SpO2)来表示。血氧饱和度(SpO2)是血液中氧合血红蛋白(HbO2)的容量占所有可结合的血红蛋白(HbO2+Hb)即氧合血红蛋白和还原血红蛋白容量的百分比,即

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对同一种波长的光或者不同波长的光,氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(Hb)对光的吸收存在很大的差别,而且在近红外区域内,他们对光的吸收存在独特的吸收峰;在血液循环中,动脉中的血液含量会随着脉搏的跳动而产生变化,即说明光透射过血液的光程也产生了变化,而动脉血对光的吸收量会随着光程的改变而改变,由此能够推导出血氧探头输出的信号强度随脉搏波的变化而变化,然后根据朗伯-比尔定律推导出脉搏血氧饱和度。

基于GD32的指夹式血氧仪方案

使用GD32E230C8T6作为主控MCU,是中国首款基于全新Arm® Cortex®-M23内核的通用微控制器产品,取代及提升传统的8位和16位MCU,并替代Cortex-M0/M0+产品,带来更具性价比的解决方案。该系列MCU不仅拥有超值的高速处理能力,还提供了丰富的接口资源来增强连接性。

整个血氧仪通过2节AAA电池供电,内部ADC可以实时监测电池电量,开机和设置参数均通过一个按键完成,蜂鸣器用于开机提示和报警提示。发射管通过PWM驱动,接收管的信号通过ADC采样。OLED通过SPI接口与主控相连接,用于显示各种参数和波形信息。

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方案特点

显示:采用双色OLED,支持四向切换显示

报警:声光报警、上下限可调

电池:2节AAA电池

自动关机:8秒无操作自动关机

体积小、重量轻、携带方便

产品规格

血氧饱和度测量范围:70%-99%

血氧饱和度测量精度:80%-99%,范围±2%,≤70%,精度无定义

血氧饱和度分辨率:血氧饱和度±1%

脉率测量范围:30-240BPM

脉率测量精度:±1%或±1BPM

功耗:小于30mA

防疫放开后的制氧机需求

如果说居家必备的血氧仪是预警,那么制氧机则已经迈入辅助治疗的行列。如果出现呼吸困难、低氧血症等不适症状,可以通过吸氧来进行缓解,此时制氧机对有吸氧需求的患者,如有基础病的老人有一定的帮助。

相关信息显示,制氧机的使用人群为中老年人、孕妇、特殊患者等,容量在1L-3L、5L-10L不等。不同程度缺氧的人群,都可以在征询医生意见后尝试使用制氧机。1-3L这类小容量属于保健型(家用型),通过给氧改善身体供氧状况,消除疲劳,恢复身体机能,适用于部分出现缺氧症状的中老年人和孕期妇女、体质较差者、运动员、重体力劳动者和脑力消耗者。如果去高原旅游,便携式的制氧机还可以缓解高反带来的不适。

基于GD32的家用制氧机方案

目前市面上的家用制氧机多为分子筛制氧机,特点是成本便宜、使用方便、移动灵活、携带安全等。

分子筛制氧机的工作原理是变压吸附(PSA)技术和解吸技术。在工作时,会吸附空气中的氮气并且收集空气中剩余的氧气,经过净化处理后变为高浓度的氧气,随后用吸氧管将氧气供给患者使用。整个过程是周期性地动态循环的,分子筛并不会消耗。

MCU在制氧机中主要起到控制和显示作用。GD32F303系列主流型MCU提供最高120MHz主频,大容量存储,多路高级定时器和高精度的ADC,液晶屏接口以及丰富的通讯接口,可满足主流制氧机的控制、数据采集和通信、显示功能需求。对于性能要求更高的制氧机产品,推荐使用GD32F4系列高性能MCU,具备高达240MHz的工作主频,并集成了TFT LCD控制器和硬件图形加速器IPA,在提供更强劲处理效率之余,亦可满足高分辨率的HMI显示功能。

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工作生活必备的红外额温枪

额温枪是一种红外线测温仪。不同于传统的口腔腋下等接触式体温计,是针对量测人体额温基准设计。操作简单高效便捷,无镭射点,不会对眼睛造成潜在伤害;不需要接触人体皮肤,能够避免交叉感染;能实现1键测温,1秒测温。

额温枪一般配有显示屏,用于显示温度,以及过往测试记录等信息。通过按键可以进行模式的设置、温度的采集、记录的查询等等。另外有些还会配有声音、灯光报警提示功能。额温枪上最关键的器件主要有主控MCU和测温Sensor。

当红外额温计对准并靠近被测对象至数字接近式传感器检测的有效距离时,按下电源/测量键,并保持若干秒,则红外额温计内部的红外传感器模块就会进行温度采集,并转化为电信号,随之将电信号转换为数字信号,而后通过通信接口传输到MCU。

MCU通过数字温度传感器采集当前环境温度对传输的温度数字信号进行相应温度补偿处理,并把修正后的温度作为当前记录编号存储,从而进行相应的OLED或LCD屏幕显示,若体温异常同时还会进行“嘀嘀嘀嘀嘀”报警,最后语音播报当前温度。

基于GD32的额温枪设计方案

以非接触式红外额温计为例,通常由低功耗、高安全性的GD32E230系列MCU、电源模块、按键模块、红外传感器模块、OLED或LCD显示模块、语音模块或者喇叭组成。

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基于GD32E230K8U6作为主控MCU,具有性价比高、存储容量大、安全性高、功耗低、接口丰富等特点。市面上额温枪产品普遍采用LCD段码屏,通过GD32E230驱动OLED屏,显示效果更加细腻,关断零功耗的设计更可延长电池的使用寿命,增强产品实用性。

兆易创新GD32作为全球32位微控制器的领先品牌,在产品设计上具备了高品质、高可靠、低成本和低功耗的优势特点,采用业界先进的代工工艺制造,并采用多个认证工厂及生产线同时供货,在保证产品一致性和可靠性的前提下,GD32具备了灵活弹性的充足产能与稳定供货保障,更提供了“主控芯片+算法+解决方案”的一站式量产服务,节省开发时间降低成本投入,与合作伙伴同心协力为用户提供支持。

来源:兆易创新GigaDevice

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