微控制器

拥有RX系列中的最高性能与最大存储容量,并以单芯片实现控制及通信功能

瑞萨电子株式会社(TSE:6723)今日宣布推出RX微控制器(MCU)系列RX72M产品组,产品内置用于工业以太网通信的EtherCAT®从站控制器。瑞萨RX家族中的这一全新旗舰产品组为需要控制和通信功能的工业设备,如紧凑型工业机器人、可编程逻辑控制器、远程I/O及工业网关等带来具备大内存容量的高性能、单芯片解决方案。

EtherCAT在工业以太网中的应用正迅速增长,目前多采用专用MCU、IC,以及面向EtherCAT通信的高端系统级芯片(SoC)等器件。全新RX72M产品组性能优越,在240MHz主频运行时,EEMBC®基准下的CoreMark评分高达1396(注1);可同时实现应用处理和EtherCAT通信。该产品组将电机控制MCU与片上EtherCAT从站功能相结合,使工业应用开发人员能够降低物料清单成本(BOM)并支持工业设备设计所需的小型化要求。

瑞萨电子工业自动化事业部副总裁 傅田明表示,“电路板小型化对电路板板载空间的限制日益严苛,已成为工业机器人设计师面临的一个关键问题,而RX72M产品组为这一挑战带来了革命性解决方案。作为全球领先的MCU供应商和工业网络解决方案提供商,瑞萨很高兴推出RX72M产品,分享我们丰富的嵌入式设计专业知识。与早期产品相比,该新产品将电路板面积减少约50%,同时保持高性能和对EtherCAT 通信的支持,为客户铺就简单灵活的工业设备设计之路。”

RX72M产品组是首款包含EtherCAT从站控制器的RX系列MCU,具有RX系列中最高的SRAM容量——1 MB SRAM及4 MB闪存。大容量SRAM允许MCU在不使用外部存储的情况下高速运行多个中间件系统,如TCP / IP、网页服务器和文件系统。它还为支持未来的功能扩展带来了灵活性,如无需额外存储器即可支持OPC统一结构(OPC UA,注2)标准。片上闪存还可作为两块2MB的闪存独立运行,从而使终端设备能够稳定运行;如在一块闪存中执行程序时,可同时在另一块闪存中进行后台重写。

RX72M产品组的关键特性:

  • RX系列MCU中首款集成EtherCAT从站控制器的产品
  • 可支持工业以太网通信在240MHz运行时高达1396 CoreMark评分的高性能,首款集成嵌入式双精度浮点单元(FPU)的RX系列MCU
  • 高速闪存系统,支持高达120 MHz速率,创造高性能和低可变性的运行环境
  • 专用三角函数(sin、cos、arctan和hypot)加速器和寄存器组保存功能,实现高精度电机控制——即拥有与瑞萨RX72T电机控制MCU相同的功能
  • 可靠的加密机制,如用于保护密钥的硬件加密模块和内存保护功能——可以防止应用程序系统在未经授权的情况下被复制,并支持对真实设备的身份验证
  • 灵活的封装选择,包括176引脚LQFP封装和176引脚BGA封装,以及RX系列MCU中首款224引脚BGA封装,可为尺寸受限的设计节省额外的空间

供货信息

RX72M MCU产品组样片现已面市。瑞萨将从2019年9月开始接受批量订单。(供货信息若有变更,恕不另行通知)

更多信息

了解有关新瑞萨RX72M MCU的更多信息,请点击:

https://www.renesas.com/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/rx/rx700/rx72m.html

了解有关瑞萨工业网络解决方案的更多信息,请点击:

https://www.renesas.com/cn/zh/solutions/industrial-automation/industrial-network/industrial-ethernet-and-fieldbus.html

注释

(注1)CoreMark:美国嵌入式微处理器基准联盟(EEMBC®)专为评估CPU内核性能而设计的基准测试。该测试由一组用C编程语言编写的程序构成,可进行数据读写、整数运算和控制计算。单位时钟频率的性能值基于RX系列的CC-RX V3 C/C++编译器。

(注2)OPC统一架构(OPC UA)是一种工业通信数据的交换标准。

关于瑞萨电子株式会社

瑞萨电子株式会社 (TSE: 6723) ,提供专业可信的创新嵌入式设计和完整的半导体解决方案,旨在通过使用其产品的数十亿联网智能设备改善人们的工作和生活方式。作为全球领先的微控制器供应商、模拟功率器件和SoC产品的领导者,瑞萨电子为汽车、工业、家居、办公自动化、信息通信技术等各种应用提供综合解决方案,期待与您携手共创无限未来。更多信息,敬请访问 renesas.com

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意法半导体发布全新微控制器STM32H7*。该新产品是业界性能最高的Arm® Cortex®-M通用MCU,集强劲的双核处理器和节能型功能以及强化的网络安保功能于一身。

新产品采用Arm Cortex-M系列中性能最高的480MHz Cortex-M7内核,并增加一颗240MHz Cortex-M4内核。借助意法半导体的智能架构、高效的L1缓存和ART Accelerator™自适应实时加速技术,当执行嵌入式闪存中的代码时,新MCU创下了1327 DMIPS和3224 CoreMark™性能新记录。意法半导体的Chrom-ART™加速器™进一步提升了图形处理性能。为了最大限度地提高能效,每个内核都有独立的电源域,在不需要时可以单独关闭。

通过灵活使用两个内核,开发人员可以轻松升级现有应用,增加更先进复杂的图形用户界面,以电机控制为例,将以前在单核Cortex-M4 MCU上的旧代码迁移到STM32H7 Cortex-M4上,同时在Cortex-M7上运行新GUI。另一个例子是通过降低主处理器的密集型工作负荷,例如,神经网络、校验和、DSP过滤或音频编解码,提高应用性能。

双核架构还有助于简化代码开发,并缩短项目开发周期,将用户界面代码与实时控制或通信功能的开发分开进行。

STM32H7 MCU配备预安装密钥和原生安全服务,包括安全固件安装(SFI)。SFI允许客户在世界任何地方订购标准产品,并将加密固件交付给外部编程公司,避免未加密的代码泄密。此外,内置安全启动和安全固件更新(SB-SFU)支持功能,保护空中下载(OTA)升级和补丁的安全。

与无闪存处理器相比,STM32H7 MCU不仅性能出色,还在片上额外提供高达2MB闪存和1MB SRAM,更好地解决了存储空间限制问题,并简化了具有实时性能或AI处理要求的工业、消费和医疗智能产品设计。此外,Cortex-M7的1级高速缓存以及并行和串行存储器接口可以无限制地快速访问外部存储器。

其它高级功能包括支持所有闪存和RAM存储器的错误代码校正(ECC)技术,提高系统可靠性和安全性;多个先进的16位模数转换器(ADC);外部工作环境温度高达125°C,适用于恶劣的工作环境;具有通信网关功能的以太网控制器和多个FD-CAN控制器;以及ST最新的波形精确的高分辨率定时器。

意法半导体已经在STM32Cube生态系统内增加了STM32CubeH7 固件模块和应用程序源代码,包括基于TouchGFX和STemWin图形堆栈库的图形解决方案。新增硬件工具包括评估板、发现套件和Nucleo开发板。开发人员可以使用STM32Cube开发环境的所有标准组件,包括ST-MC-SUITE电机控制工具包、STM32Cube.AI机器学习工具包、STM32CubeMX、STM32CubeProgrammer,以及取得相关认证的合作伙伴的STM32解决方案。

STM32H7双核微控制器即将投产,样片现已上市,有多种封装可选,包括WLCSP。STM32H7单核微控制器(包括超值系列)同时上市。

了解更多信息,请访问www.st.com/stm32h7

阅读STM32H7双核微控制器的博文请访问https://blog.st.com/dual-core-stm32h7

关于意法半导体

意法半导体(STMicroelectronics; ST)是全球领先的半导体公司,提供与日常生活息息相关的智能的、高能效的产品及解决方案。意法半导体的产品无处不在,致力于与客户共同努力实现智能驾驶、智能工厂、智慧城市和智能家居,以及下一代移动和物联网产品。享受科技、享受生活,意法半导体主张科技引领智能生活(life.augmented)的理念。意法半导体2018年净收入96.6亿美元,在全球拥有10万余客户。详情请浏览意法半导体公司网站:www.st.com

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全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社(TSE:6723)宣布推出32位RX系列微控制器(MCU)RX23E-A产品组,将高精度模拟前端(AFE)集成在MCU单芯片上。RX23E-A MCU专为需要对温度、压力、重量和流量等模拟信号进行高精度测量的制造、测试及测量设备而设计,是瑞萨首款能够在无需校准的情况下以优于0.1%的精度测量此类信号的方案。

这一新型MCU实现了业界最高级别的AFE精度(失调漂移:10 nv/°C,增益漂移:1 ppm/°C,以及RMS噪声:30 nv rms),在这之前只能通过将专用A/D转换器电路与高精度运算放大器集成电路相结合的方式来实现这一性能水平。瑞萨通过将这种高精度AFE IP集成到使用相同制造工艺技术的芯片上,在单芯片上实现了高精度传感器测量、计算、控制和通信;让系统制造商能够减少所需部件的数量,节省空间,简化需要高精度测量的各种设备(如传感、温度控制器、记录、称重和力传感等)的系统设计,并且通过MCU实现分布式处理来加速端点智能化。

瑞萨电子工业自动化事业部副总裁傅田明表示,“RX23E-A MCU将从根本上优化高精度模拟测量系统的结构。展望未来,瑞萨的目标是以RX23E-A产品组为起点,打造全面的产品线。该产品组将MCU和高精度模拟技术集成到单颗单芯片上,适用于可编程逻辑控制器、分布式控制系统应用,以及需要各种高精度测量的测试与测量设备。”

随着大数据技术推动产品质量及生产力不断提升,工厂和生产基地面临着需要准确、可靠地测量各种传感器数据的压力。由于用户在宽环境温度范围内进行小信号的高精度测量时需要较高的稳定性,因此需要将噪声特性和温度漂移特性降低到较低水平。为满足这些需求,瑞萨开发了一款高精度AFE,并将其集成至在工业领域获得广泛应用的RX MCU中。

RX23E-A MCU基于RXV2核,拥有32MHz工作频率、数字信号处理器(DSP)和性能卓越的浮点运算单元(FPU),可使用温度数据实现自适应控制,并基于6轴失真数据进行逆矩阵计算。例如,机器人手臂力传感器需要在狭小空间内测量并计算6轴失真。采用RX23E-A MCU,6轴失真数据测量及逆矩阵计算可在单芯片上完成。

RX23E-A MCU的关键特性

●AFE模块

· 24位Δ-Σ A/D转换器:高达23位的有效分辨率,数据速率在7.6 PS至15.6 kPS间灵活输出;

· 搭载同步启动的双24位Δ-ΣA/D转换器,可在不切换通道的情况下执行传感器温度校正;

· PGA(可编程增益放大器):轨到轨输入PGA允许放大高达128倍,失调漂移:10 nv/°C,增益漂移:1 ppm/°C,RMS噪声:30 nv rms;

· 基准电压源:4 ppm /°C的低温漂特性,具有最佳的温度稳定性;

· 励磁电流源:匹配3线式电阻温度检测所需要的可编程电流源;

· 模拟输入:

-差分输入:最多6通道;

-伪差分输入:最多11通道;

-单端输入:最多11通道;

以上均可用作双A/D转换器的输入。

●MCU模块

· CPU:32位RXv2内核,工作频率为32 MHz;

· 数字信号处理可采用DSP指令和FPU实现;

· ROM/RAM:

-ROM:128至256 KB;

-RAM:16至32 KB;

· 通信接口:SPI(1通道)、UART(4通道)、I2C(1通道)、CAN(1通道);

· 功能安全:通过A/D电压自我诊断和断线检测辅助功能、时钟频率精度测量电路、独立看门狗定时器、基于DOC的RAM测试辅助功能等电路降低软件负载。

● 供电电压:5V,独立电源可用于AFE模块和微控制器,支持1.8至5.5V电压。

● 工作温度:-40°C至+85°C,-40°C至+ 105°C。

● 封装:48引脚7毫米方形QFP封装;40引脚6毫米方形QFP封装。

供货信息

RX23E-A MCU产品组样片现已面市,计划于2019年12月开始量产(供货信息若有变更,恕不另行通知)。

更多信息

了解有关瑞萨电子全新RX23E-A MCU的更多信息,请点击https://www2.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/...

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  • 新数学加速器提高运算速度,节省电能
  • 先进模拟外设允许设备集成更多的传感器和用户功能
  • 更强的保护功能,提升数据安全性

2019年5月29日 – 新一代智能电子产品呈现出一些新的应用趋势:例如增加更多的传感器驱动功能,采用碳化硅、氮化镓等能效更高的功率技术来节省电能等。针对这些趋势,横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST;纽约证券交易所代码:STM)推出了下一代微控制器。

针对先进的数字电源应用以及消费电子和工业设备, STM32G4*新系列微控制器引入两个新的硬件数学加速器来提高应用的处理速度,利用Cordic算法和滤波函数等各种技术来提升性能和能效。数学加速器专门用于加快计算速度,例如,家电或空调的节能电机控制算法中的三角方法计算,以及信号调谐或数字电源控制算法中的滤波算法,运算速度比通用主处理器更快,效率更高。此外,这种减负方法还可以让内核释放更多的资源,用于接收更多的传感数据和控制其它用户功能。

STM32G4还有其它新功能,例如,高分辨率电源转换定时器内置各种功能,能够释放CPU资源并简化开发过程;模拟外设和转换器的性能显著提升;高速连接技术使外部事件响应速度更快;支持最新的Power Delivery USB-C接口,最大输出功率100W,能够为设备快速或方便地充电。

意法半导体微控制器事业部总经理Ricardo De-Sa-Earp表示:“利用STM32G4系列的创新技术,尖端消费电子和工业设备可以用更少的资源,办更多的事情。集成丰富的增强型外设接口和行业标准Arm®内核的STM32F3系列发布时在微控制器市场上已是前所未有。如今,我们最新的微控制器STM32G4延续STM32F3的基因,进一步扩大了应用范围,并可以简化设计,降低功耗,同时提高性能。”

具有更快的计算速度,更高的精度,更高的功能集成度,STM32G4 MCU支持设备提高功能性和能效,目标应用包括智能生活、智能工厂和智能能源,例如,电动自行车等电动交通工具、数字电源、先进电机控制、照明、楼宇自动化等。

此外,可扩展的安全存储区域用于存放密钥等敏感信息;保护固件安全实时升级;编程后调试访问禁用功能可以降低威胁隐患;其它安全机制包括最先进的AES-256加密引擎、唯一设备ID码和硬件随机数生成器(TRNG)。这些安全功能使开发人员能够应对最新的网络安全挑战。

意法半导体将该系列计划的152款产品分为三大产品线,目前已有100多款产品在售:包括32引脚封装的入门级产品线,高性能产品线,以及多达107个快速输入/输出引脚的高分辨率产品线。STM32G431K6U6采用32引脚QFN32封装,片上闪存容量32KB。

更多技术信息:

MCU架构

STM32G4系列基于ST现有的高性能和高能效创新技术,例如,ART Accelerator™和CCM-SRAM Routine Booster分别提升了存储器-高速缓存的动态和静态访存性能,确保应用整体性能和实时性能俱佳,同时功耗在能效预算范围内。

ST的新硬件数学加速器再次提升芯片的运算性能,引入Filter-Math Accelerator(FMAC)滤波算法加速器和CORDIC专用引擎。新硬件加速器可以加快一些算法的运算速度,例如,电机控制应用中的旋转和矢量三角法,以及一般的对数、双曲线和指数函数、信号调理IIR / FIR滤波算法或数字电源3p / 3z控制器,以及卷积和相关函数等矢量函数。STM32G4系列基于一颗170MHz的Arm®Cortex®-M4高速内核,具有浮点单元和DSP扩展指令集支持功能,性能测试取得213DMIPS和550 CoreMark®[1]的优异成绩。

从先进的工艺技术和系统架构功能,到先进的外设睡眠/唤醒管理功能,节能创新技术无处不在。 其它重要的新功能包括:

  • 一个高分辨率定时器,有12个独立通道,每个通道分辨率为184ps,有温漂和电压漂移自补偿功能
  • 多达25个先进模拟外设:
  • 多达5个400万次/秒12位模数转换器(ADC),有硬件过采样功能,可实现16位分辨率
  • 多达6个高速、高增益带宽运算放大器,内部1%增益设定
  • 多达7个1500万次/秒12位数模转换器(DAC)
  • 多达7个比较器,传播延迟为16.7ns
  • CAN-FD工业通信技术,有效载荷比特率是标准CAN的8倍
  • 运行模式功耗低于165μA/ MHz,延长电池续航时间
  • 容量更大的片上RAM,高达128KB,有奇偶校验功能
  • 闪存容量高达512KB,有错误校验功能(ECC)
  • 增加DMA和外部中断的灵活可变性
  • 为优化数字或模拟功能,分为三大产品系列:基本系列、增强系列和高分辨率系列

因此,新G4系列完善了现有的STM32F3系列。G4的性能是F3的三倍,最高工作温度达到125°C,双区存储器支持实时固件升级,增加LQFP80和LQFP128等新封装。STM32G4稳健性很强,抗电气干扰,特别是快速瞬态脉冲(FTB)耐受能力最高达到5级,这意味着G4实际上可耐受设备上出现的4kV以上的瞬变电压(IEC 61000-4-4)。

扩展生态系统

为了辅助应用开发,STM32开发生态系统新增了高性价比的支持STM32G4 MCU的Nucleo开发板(NUCLEO-G474RE 和 NUCLEO-G431RB)和功能齐全的评估板(STM32G474E-EVAL 和板载加密加速器的STM32G484E-EVAL),以及STM32CubeG4软件包。此外还有一套Nucleo电机控制专用开发板(P-NUCLEO-IHM03)和软件开发套件(X-CUBE-MCSDK v5.4)。在线电机控制工具ST-MC-SUITE帮助用户浏览生态系统,发现和组织项目开发所需资源。

新G4探索套件将于2019年第三季度上市,该套件将充分发挥STM32 G4系列的数字电源和电机控制的技术优势。

欢迎阅读STM32G4的博客文章https://blog.st.com/stm23g4-mixed-signal-mcu/

[1] CoreMark: EEMBC嵌入式CPU内核行业标准基准测试。

关于意法半导体

意法半导体(STMicroelectronics; ST)是全球领先的半导体公司,提供与日常生活息息相关的智能的、高能效的产品及解决方案。意法半导体的产品无处不在,致力于与客户共同努力实现智能驾驶、智能工厂、智慧城市和智能家居,以及下一代移动和物联网产品。享受科技、享受生活,意法半导体主张科技引领智能生活(life.augmented)的理念。意法半导体2018年净收入96.6亿美元,在全球拥有10万余客户。详情请浏览意法半导体公司网站:www.st.com

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作者:jacobbeningo

为产品选择正确的微控制器可能是项令人怯步的任务。您不仅要思考许多技术特性,还要考虑成本和备货时间等会削弱项目的业务方面问题。

在项目初期,您会有立即动手的冲动,想要在商定系统的细节之前开始选择微控制器,这当然是糟糕的想法。在对微控制器进行任何思考之前,硬件和软件工程师应当先制定出系统的高水平规格,画好框图和流程图,只有这时才有充足的信息对微控制器选择做出理性的决定。达到这一阶段时,可以遵循 10 个简单步骤,确保做出正确的选择。

第 1 步:制定所需硬件接口列表

利用总体硬件框图,制定一份微控制器需要支持的所有外部接口列表。需要列出的接口类型一般有两种。第一种接口是通信接口,包括 USB、I2C、SPI 和 UART 等外设接口。如果应用需要 USB 或某种形式的以太网,则记下特别备注。这些接口对微控制器需要支持的程序空间大小有重大影响。第二种接口是数字输入和输出、模拟至数字输入,以及 PWM 接口等。这两种接口类型将指出微控制器需要的引脚数。图 1 显示了一个通用示例框图,其中列出了 i/o 要求。


第 2 步:检查软件架构

软件架构和要求对微控制器的选择有着重大影响。处理要求的轻重程度决定是使用 80 MHz DSP 还是 8 MHz 8051。与硬件一样,应记下所有重要的要求。例如,有没有任何算法需要浮点数学?有没有任何高频控制回路或传感器?估计各项任务需要的时间和频率。对所需的处理能力在数量级上有大致概念。所需计算能力的大小是微处理器架构和频率的最大要求之一。

第 3 步:选择架构

利用第 1 步和第 2 步中的信息,工程师应能够对所需的架构有个初步的想法。应用是否能通过 8 位架构实现?16 位呢?还是需要 32 位 ARM 核心?在应用和所需的软件算法之间,这些问题将开始汇总为一个解决方案。不要忘了可能的未来要求和功能扩展。不能仅因为 8 位微控制器能满足您现在的要求,就不去为了未来的功能或易用性而考虑 16 位微控制器。请记住,微控制器选择可以是一个迭代过程。您可能会在此步骤中选择 16 位期间,而在稍后的步骤中发现 32 位 ARM 部件更加适合。这一步只是让工程师确定正确的前进方向。

第 4 步:确定存储器需求

对任何微控制器而言,闪存和 RAM 都是两个非常重要的组成部分。确保不会出现程序空间不足,或者说可变空间肯定是最优先考虑的。选择部件时,很容易会选择具有过多功能的部件,而不是功能不足的部件。到设计的末尾时,发现需要 110% 的空间或者需要削减些功能,这并不是什么出格的事。毕竟,您总是会开头想要多一些,然后转到同一芯片家族中限制稍多一些的部件。利用应用中包含的软件架构和通信外设,工程师就能估算该应用所需的闪存和 RAM 大小。记得给功能扩展和后续版本留些空间!这可为未来省却许多麻烦。

第 5 步:开始寻找微控制器

现在对微控制器的特性要求有了更好的了解,可以开始搜寻工作了!一个能作为良好起点的地方是 Arrow、Avnet 或 Future Electronics 等微控制器供应商。与 FAE 谈谈您的应用和要求,很多时候他们可以推荐既尖端新颖又满足要求的新部件。只是要记住,他们可能会有在当下推广某一系列微控制器的压力!

下一个最佳地方是您已经熟悉的芯片供应商。例如,如果您过去使用过某些微芯片部件,并与供应商关系不错,那就从他们的网站开始搜索。大多数芯片供应商拥有搜索引擎,您可以输入自己的外设集、I/O 和功率要求,而后它将缩小符合条件的部件列表。从该列表,工程师就能继续选择微控制器。

第 6 步:检查成本和功率限制

此时,挑选过程已经得出几个潜在候选者。现在是检查功率要求和部件成本的大好时机。如果设备将通过电池供电并属于移动类型,那么确保部件具有低功耗是头等大事。如果部件不满足功耗要求,则应将它们从列表中剔除,直到选定符合条件的为止。也不要忘了检查处理器的单价。虽然许多部件的批发价已稳定在 1 美元左右,但如果部件为高度专业化或者属于高端处理器,那么其单价可能非常重要。不要忘了这一关键因素。

第 7 步:检查部件供货情况

确定备选部件清单后,现在可以开始查看部件的供货情况了。需要记住以下几点:部件的备货周期是多少?是否多家分销商都保有库存?或者需要 6–12 周的备货周期?您对供货有什么要求?您不希望陷入大订单困境之中,而必须等待三个月时间来履行订单。接着一个问题是部件的新旧程度以及是否在您产品的生命周期内保持供货。如果您的产品要在 10 年内供应,那么您就要寻找制造商保证在 10 年内生产的部件。

第 8 步:选择开发套件

在选择新的微控制器时,最美妙的阶段之一是寻找可以研究的开发套件,并了解该控制器的内部运作机制。一旦工程师确定了中意的部件后,他们应当调查有哪些开发套件可用。如果没有可用的开发套件,那么很有可能所选部件不是最佳的选择,那时应当后退几步来找到更好的部件。现在,大多数开发套件的价格在 100 美元以内。如果超过这一价格(除非它设计为用于多个处理器模块),那就显然太高。其他部件可能更为合适。

第 9 步:调查编译器和工具

选定开发套件基本上就落实了微控制器选择。最后要考虑的是检查可用的编译器和工具。大多数微控制器提供多种编译器、示例代码和调试工具选项。务必要准备好用于该部件的所有必要工具,这点非常重要。没有正确的工具,开发过程可能会变得冗长乏味而代价高昂。

第 10 步:开始实验

即便选定了微控制器,也不代表一成不变了。通常,拿到开发套件后,还需要很久才会得到第一个原型硬件。此时可以构建测试电路并与微控制器接口。选择高风险部件,让它们在开发套件上工作。您可能会发现之前认为很不错的部件存在一些未预见的问题,而不得不去选择其他微控制器。在任何情形中,早期实验将能确保您做出正确的选择,而且有必要变动时,影响也会最小!

本文转载自:Arm Community
作者:jacobbeningo
声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。

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单片机通过多路模拟开关CD4053将TLV5638的两路D/A输出送入信号调整电路,从而完成对充放电电流的控制。放电过程中,Mega16L通过控制8D锁存器74LS573和复合管阵列ULN2081控制放电电阻接入。系统框图如图1所示。

图1 系统原理框图硬件设计

硬件系统包括串行通信电路、充电和放电控制电路、继电器驱动电路等模块。 通信电路 单片机通过串口与上位机通信。Mega16L端口为TTL电平,而上位机串口为RS232C标准接口。因此,在上位机与单片机通信时需要进行电平转换。本设计采用MAX232完成TTL电平与RS232接口电平之间的转换。

充电和放电控制电路 单片机收到上位机的充、放电控制命令后,通过SPI口将控制信号发送给TLV5638。TLV5638将收到的数字信号转换成模拟信号,并送入信号调整电路。模拟控制信号经调整后送入充电或放电电源的PI控制器,对充电和放电电流进行控制。单片机通过CD4053选择控制信号的输出通道,使该控制器可同时对2块蓄电池进行充电和放电。该部分电路原理图如图2所示。 D/A变换 本设计使用双通道l2位电压输出型高速DA转换器TLV5638完成数模转换。设计中,将Mega16作为主机,通过SPI口直接与TLV5638的串行接口相连。因为Mega16的SPI口为4线串口,所以连接时单片机SPI口的PB6(MISO)悬空。

串行通信时,CS引脚出现下降沿时通信开始,数据在SCLK的下降沿逐位移入TLV5638的内部寄存器。最先移入的是数据的最高位。当16位数据全部移入或CS引脚变高时,TLV5638移位寄存器中的数据被存入相应的锁存器,锁存器的选择由数据中的控制字确定。因此,当Mega16需要向TLV5638发送数据时,PB7先从高电平跳到低电平,然后通过SPI口连续进行两次写操作,向TLV5638发送个字节数据。两次写操作完成后,在SCLK的第16个上升沿,相应锁存器的内容自动更新。 应用中,TLV5638工作于慢速正常模式,采用2.048V内部参考电压。更新TLV5638某一路DAC数据时,必须保证另外一路数据不变。

Mega16的SPI口可采用4种不同的数据传输格式工作,传输格式由SPI控制寄存器中的CPOL位和CPHA位控制。应用中,考虑到TLV5638的使用要求,令CPHA=0,CPOL=1(传输开始时采样SCK下降沿,结束时采样SCK上升沿)。

图2 D/A变换与通道选择

信号通道选择 Mega16通过PD4和PD5以及外围逻辑电路控制信号的输出通道。逻辑电路包括1片7404和2片CD4053。以TLV5638的OUTA输出信号为例。模拟控制信号从TLV5638输出,经滤波后送入CD4053的X通道和Y通道。单片机PD4一方面直接与CD4053控制端A相连,另外还通过反相器7404与CD4053控制端B相连。这样就保证A端和B端的控制信号反相,使任意时刻X、Y通道中只有一个可以输出有效控制信号,从而保证该路充电和放电不发生冲突。应用中没有使用CD4053的Z通道,应将其与控制端C及使能端一起接地。 继电器驱动电路 放电后期,需要将电池中的剩余容量完全放出,最终使单体电池电压下降到0V。设计中,利用继电器将放电电阻并联于单体电池两极,从而达到释放电池剩余容量的目的。继电器由8D锁存器74LS573和达林顿管阵列ULN2801驱动。单片机PA0~PA7输出控制信号,PD2、3、7和PC6、7输出5片74LS573所需的锁存使能信号。控制信号由74LS573锁存,然后通过ULN2801驱动继电器工作,将放电电阻并联在单格电池两端,从而完成单格电池剩余容量放电。继电器驱动电路原理图如图3所示。图中只包含1片74LS573,其它4片控制方法类似。

图3 继电器驱动电路原理图

软件设计 软件采用主从结构。单片机收到上位机指令后,根据通信协议提取出命令字和数据,然后根据命令字完成相应的控制。软件基于模块化设计思想,主要包括:主程序模块,通信程序模块,D/A转换与通道选择模块,继电器组控制模块等。 主程序模块 主程序模块完成单片机初始化,等待并处理中断等工作,流程图如图4(a)所示。

图4程序流程图

通信程序模块

单片机与上位机间采用RS232串口通信。单片机采用中断方式接收上位机发出的命令,并根据接收到的数据内容向上位机发送应答信息。当命令的起始标志和结束标志都正确时,单片机向上位机发送ASCII字符‘Y’表示接收成功,然后处理收到的命令;否则,向上位机发送ASCII字符‘N’,表示发送不成功,要求上位机重新发送命令。

上位机向单片机发送的命令符合以下格式:命令以帧为单位,每帧包含7个字节。每帧包含的命令字规定了单片机的控制方式。每帧中的数据字则以ASCII码的形式确定了充、放电电流的大小和继电器的代号。通信模块流程图如图4(b)所示。 当上位机需要控制充、放电电流时,单片机采用查询方式,通过SPI口向TLV5638发送命令和数据,然后通过控制CD4053确定模拟控制信号输出通道。因为Mega16L的SPI口字宽为8位,因此必须连续进行两次写操作才能完成对TLV5638的编程。单片机收到上位机命令后,先将数据写到PA口,然后向相应锁存使能位写‘0’,将数据锁存入74LS573中,完成对继电器的控制。

转自:广电电器网

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  • 提供先进的通信连接和数据安全功能,支持汽车向服务型系统架构转型
  • 首款Arm® Cortex®-R52汽车微控制器,片上集成非易失性存储器,提供实时多核处理性能;ISO26262 ASIL-D认证保障和安全管理程序,为汽车工业带来新的功能安全参考标准
  • 28nm FD-SOI 配合高效嵌入式相变存储器,将性能和可靠性最大化,同时将功耗最小化

意法半导体推出全新的恒星(Stellar)系列汽车微控制器(MCU),让汽车电子系统和高级域控制器变得更安全、更智能。恒星系列MCU支持基于各种“域控制器”(动力域、底盘域、ADAS先进驾驶辅助系统等)的下一代汽车架构。通过整合传感器数据的同时降低线束连接复杂性和电子元件重量,这些域控制器有助于汽车系统架构向面向软件和数据的架构转型。

恒星系列MCU是汽车微控制器技术的一项突破。集28nm FD-SOI制造工艺、片上相变存储器(PCM)、先进封装和Arm Cortex-R52多核处理器等诸多优势于一身,恒星系列的工作频率高达600MHz,PCM容量超过40MB,同时还实现功耗最小化,即使在恶劣的高温环境下也能保持极低的功耗。恒星系列MCU产于意法半导体自营的12''Crolles工厂。

恒星MCU的主要目标应用包括混动智能控制、基于车载充电器的汽车全面电动化、电池管理系统和DC-DC控制器,以及智能网关、ADAS和增强型车辆稳定性控制系统。

意法半导体恒星MCU的首批样片现已上市,主要特性包括时钟频率400MHz的6核Arm Cortex-R52处理器、16MB PCM、8MB RAM,全部采用BGA516封装。目前主要客户正在路测基于恒星MCU的控制单元。

意法半导体汽车与分立器件产品部总裁Marco Monti表示:“恒星MCU为支持数据服务的新型域控制器提供所需的安全性和实时性能,域控制器行业规模将在2030[1]年达到1.4万亿美元,恒星MCU支持新的以软件为中心的系统架构,能够将域控制器应用变成新的收入来源。域系统架构将多个控制单元的功能集成在更大的域控制器内,能够远程安装新功能,而不会影响汽车的行驶安全性和数据安全性。”

Arm汽车和嵌入式业务部汽车产品副总裁Lakshmi Mandyam表示:“如果我们将自动驾驶和智能动力控制变为现实,下一代汽车平台需要满足汽车电子系统严格的实时性能和安全要求,Cortex-R52的能效、功能安全特性和高性能与ST的优化多核SoC架构的强大组合,能够满足这些汽车平台的需求。”

恒星MCU样片的技术特性

恒星系列基于意法半导体在高性能汽车MCU上的多年沉淀和成功记录,将与取得市场成功的SPC58系列相辅相成,用于管理下一代汽车电子系统。新系列采用意法半导体独有的创新技术,具有下一代汽车平台所需的实时性能和安全性,同时兼备车辆设计人员实现轻量化和经济性所需的低功耗。

首款恒星系列汽车MCU的样片整合六个Arm Cortex-R52内核与嵌入式非易失性存储器,适用于快速的确定性实时计算,没有非集成式存储器的延迟等待现象。

通过在Cortex-R52内核增加锁步功能,恒星系列达到了汽车行业ISO26262 ASIL-D安全认证的苛刻要求。为了进一步增强功能安全性和可靠性,恒星 MCU还安装了一个软件隔离及内存保护管理程序。

在提高Cortex-R52多核处理器性能的同时,恒星系列还集成三个内置浮点单元和支持DSP扩展指令集的Arm Cortex-M4内核,以提供应用专用加速功能。

恒星系列还采用意法半导体先进的符合AEC-Q100 Grade 0标准的嵌入式相变存储器(PCM)。16MB PCM存储器安全、稳健,即使在工作温度高达165°C时,仍然保证读写性能和数据保存期限,并支持软件空中下载技术,以便管理多个固件映像。连接方便的eMMC和HyperBus™ 接口可以连接外部存储器。

恒星系列采用最先进的支持EVITA[2] FULL的硬件安全模块(HSM),运行速度超过200MHz,可最大限度地提高数据吞吐量。

恒星系列的HSM硬件安全模块配合覆盖多个汽车接口(包括以太网、CAN-FD和LIN)的多总线路由,可满足OEM厂商对时间敏感型汽车网络的安全性和连接性能的日益增长的需求。

意法半导体现有的合作伙伴和正在申请加入ST合作伙伴计划的企业支持恒星系列产品,推出了相关的开发工具((Arm, Green Hills, HighTec, Wind River)、调试工具(iSYSTEM, Lauterbach, PLS)和软件(Elektrobit, ETAS, Vector)。

详情联系当地意法半导体销售办事处。

[1] McKinsey, Center for future mobility - January 2019

[2] EVITA: E-safety vehicle intrusion protected applications. A project co-funded by the European Union to establish an architecture for automotive on-board networks capable of protecting security-relevant components and sensitive data. EVITA:电子安全车辆入侵保护应用,是欧盟共同资助的一个旨在构建一个能够保护安全相关组件和敏感数据的汽车车载网络架构的技术研发项目。

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横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商意法半导体 (STMicroelectronics,简称ST;纽约证券交易所代码:STM)宣布,罗姆半导体公司Qi标准车载无线充电器参考设计选用意法半导体的汽车NFC读取器IC (ST25R3914)和汽车8位微控制器 (STM8AF)。近年来NFC非接触式通信已广泛用于智能手机的移动支付等功能,NFC应用已经从移动设备迅速扩展到工业设备、物联网设备甚至汽车系统。

罗姆的车载无线充电模块参考设计基于该公司为推广汽车中控台无线充电应用而专门开发的15W Qi标准无线充电器IC BD57121MUF-M,选用了意法半导体的NFC读取IC和8位微控制器。意法半导体的技术为该设计带来多项好处,其一能够实现复杂的充电控制功能,检测到充电系统附近的非接触式智能卡,并立即停止充电,这项重要的便利功能广受好评,其可防止因Qi发射器的强磁场而导致的汽车智能卡故障。

意法半导体的ST25R3914汽车NFC读取器IC是符合AEC-Q100一级标准的NFC模拟前端器件,支持ISO14443A/B、ISO15693、FeliCa™和有源P2P等非接触式IC卡标准。首屈一指的射频性能和独有的自动天线调谐功能(根据不断变化的金属环境动态调谐天线)使其成为汽车应用的理想选择。该读取器配备符合MISRA-C:2012标准的RF中间件,有助于缩短软件开发时间。

意法半导体的STM8AF汽车8位微控制器为用户提供优异的处理性能、广泛的存储容量选择和多种封装,有助于开发更灵活的汽车系统。该微控制器集成硬件数据EEPROM、CAN和LIN总线,最高工作温度150°C。在与NFC功能配合使用时,STM8AF还可以用于管控新型汽车NFC应用,例如,智能手机与汽车系统的蓝牙®/ Wi-Fi配对、“信息娱乐”的NFC验证和发动机启动。

意法半导体日本区经理Hiroshi Noguchi表示:“罗姆在Qi标准汽车无线充电参考设计中采用ST NFC产品和8位微控制器,表明ST广泛的产品阵容在开发新的有价值的汽车功能方面具有巨大的潜力。我们预计许多汽车制造商将把无线充电视为一项重要的附加功能,ST又增加了一种提高消费者驾驶舒适体验的方式。”

意法半导体和罗姆将在日本国际汽车电子技术及与配件博览会(东京,2019年1月16日至18日)各自展位上展示这个Qi标准车载无线充电参考设计。

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Holtek推出新一代Arm® Cortex®-M0+微控制器HT32F52344/52354系列,具备高效能、高性价比及更低功耗的特色,适合多种应用领域,例如TFT-LCD显示、智能门锁、物联网终端装置、穿戴式装置、智能家电、USB游戏外围等。

HT32F52344/52354系列最高运行速度为60 MHz,工作电压为1.65 V~3.6 V单一电源,Flash及SRAM容量分别为64 / 128 KB及8 KB;配备丰富的外围资源,如UART×2、I2C×1、SPI×2、USB、EBI (External Bus Interface)等,具备6通道PDMA、12通道1 Mbps SAR ADC,并提供数据正确检查机制CRC16/32及硬件除法器。内建高分辨率PWM,PWM Timer输入频率可达96 MHz,能提高Duty分辨率,使相关控制更加精确。EBI接口可高速传输数据,适用于TFT-LCD相关应用。

HT32F52344/52354系列的封装型式为33/46QFN和48/64LQFP,GPIO脚位可达26 ~ 54,在低功耗模式(DeepSleep1/2)下支持任意I/O唤醒,并内建参考电压用于ADC量测校正,省电模式的设计便利,适合低功耗的电池应用。除获得IAR、Keil等专业IDE厂商的支持外,Holtek并提供学习板以及开发平台套件、ICE工具e-Link32 Pro、完整的外围驱动函式库Firmware Library、应用范例源代码及各种应用指南等,并支持GNU GCC及Make编译环境。搭配Holtek ISP (In-System Programming)及IAP (In-Application Programming) 技术方案,可轻易升级韧体,提高生产效能与产品弹性。

来源:Holtek

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