微控制器

——基于Arm® Cortex®-M内核并集成大容量闪存

东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)今日宣布,推出五组全新的微控制器---M4K、M4M、M4G、M4N和M3H,且均属于TXZ+™族。其中M4K、M4M、M4G和M4N组基于Arm® Cortex®-M4内核;M3H组基于Arm® Cortex®-M3内核。全组均可实现低功耗,适合多种类型的应用,如电机控制、互联物联网设备、先进传感功能等。

工程样片将从2020财年第四季度开始提供(2021年1月到3月),量产将从2021财年第二季度开始(2021年7月到9月)。此外,还将同时提供相关文档、开发工具和示例软件。

高级微控制器的最高工作频率达200MHz,闪存存储容量最大为2MB,并集成12位模数转换器,还集成了应用专用外围设备,如高效率电机控制引擎或丰富的连接接口。

主要特性:

  • <Arm® Cortex®-M4内核>

M4K组

电机控制硬件、符合IEC60730家电功能安全标准的自诊断功能

M4M组

电机控制硬件、CAN接口、符合IEC60730家电功能安全标准的自诊断功能

M4G组

最高工作频率200MHz、最大闪存存储容量2MB、高速通信接口、可用于多传感器连接的模拟电路、用于实现安全处理的高可靠性固件更新

M4N组

最高工作频率200MHz、最大闪存存储容量2MB、各种物联网设备(传感和通信)接口、支持高速数据传输

  • <Arm® Cortex®-M3内核>

M3H组

集成LCD显示功能、符合IEC60730家电功能安全标准的自诊断功能、高效率电机控制、通过减少BOM来实现系统小型化

如需了解有关东芝TXZ+™族高级微控制器的更多信息,请访问以下网址:
https://toshiba-semicon-storage.com/cn/company/exhibition/campaign/txzpl...

关于东芝电子元件及存储装置株式会社

东芝电子元件及存储装置株式会社,融新公司活力与经验智慧于一身。自2017年7月成为独立公司以来,已跻身通用元器件公司前列,为客户和合作伙伴提供分立半导体、系统LSI和HDD领域的杰出解决方案。

公司24,000名员工遍布世界各地,致力于实现产品价值的最大化。东芝电子元件及存储装置株式会社十分注重与客户的密切协作,旨在促进价值共创,共同开拓新市场,实现了超过7500亿日元(68亿美元)的年销售额。公司期望为世界各地的人们建设更加美好的未来。

如需了解有关东芝电子元件及存储装置株式会社的更多信息,请访问以下网址:https://toshiba-semicon-storage.com

围观 7

我们一直在通过减少元器件的数量和节约印刷电路板的尺寸来追求系统设计的最优化。

增添小型、低成本的微控制器(MCU)以实现简单的辅助处理功能,可以对许多电路的设计产生助益。该通用MCU并非系统中主要的处理器,但它可处理一些必不可少的系统级功能,如LED控制或输入/输出扩展。本文中,我将说明如何在系统中集成多功能通用处理MCU来缩减物料清单(BOM)成本,节省电路板空间,并最大程度地简化设计。

例如,假如您要创建一个具有以下功能的新设计:
  •   LED控制
  •   I/O扩展
  •   带电可擦可编程存储器(EEPROM)
  •   外部看门狗时钟

您可使用分立元器件来实现所有功能。也可以考虑在通用MCU上执行软件实现同样的功能,以降低复杂性并减小电路板的尺寸,如图1所示。

图1:在单个通用MSP430 MCU上实现软件中多个分立元器件的功能

另一个值得考虑的设计方面的挑战——也许是一个最为重要的挑战——就是符合您的设计预算要求。

例如,如果采用分立元器件方法实现这些功能,您可预估大致的物料清单成本。举例来说,具备包括LED控制、五通道I/O扩展器、串行EEPROM和外部看门狗时钟等功能的多个分立元器件方案总计将花费约0.97美元。与此相比,8-KB MSP430 MCU的当前网络价格不到0.25美元。这可大大节约了成本!

如果您需要更大或更小内存的通用MCU,可在MSP430 MCU产品系列中发现不同内存和配置的丰富的选择。具体信息请登录TI.com.cn查询。

内存

产品型号

0.5 kB

MSP430FR2000

1 kB

MSP430FR2100

2 kB

MSP430FR2110

4 kB

MSP430FR2111

8 kB

MSP430FR2422

16 kB

MSP430FR2433

表1:TI.com.cn上的通用MSP430 MCU主打产品列表

采用集成度好的通用化MCU的设计方案不仅可减小电路板尺寸、减少元器件数量,还可降低整体物料成本。您可在网络研讨会“更简易的系统监控:如何将多个功能转移到MSP430 MCU。”中了解更多关于这些设计的信息。

示例应用程序:在通用MCU上实现ADC唤醒和传输功能

让我们来看一个示例,说明如何在设计中真正实现辅助处理功能。

一种常见的设计是在电路板上配置一块模数转换器(ADC),并同其他诸如电池监控器或温度传感器等设备连接。在此示例中,ADC必须定期对来自传感器的模拟信号进行采样,并将此数据发送回MCU,而MCU将根据这些信号的情况进行操作。

如果MCU使用定时器来触发ADC读取,甚至连续接收ADC返回的值,则会增加系统功耗。一种解决方案是将ADC集成到MCU中,并独立于中央处理器(CPU)进行操作。如此,MCU的其余部分可以进入休眠状态,仅在ADC读取的值超过某个阈值时才被予以唤醒。此时,ADC将发出中断信号并唤醒MCU。

我们在有关辅助处理功能“使用MSP430 MCU通过阈值进行ADC唤醒并传输数据。的培训视频中,对该应用加以说明。在本视频中,我们展示了一个图形用户界面(GUI),演示ADC值的读取以及中断信号的传输,以便在达到阈值后唤醒CPU。

结论

使用另一个小型MCU执行辅助处理功能是简化设计的好方法。通用型MSP430MCU具备超低功耗和模拟外设独立监控的特点很适合这类应用,另外,借助我们的软件和图形化界面,您可在数分钟内对MSP430设备进行编程,以实现各类功能。

其他资源

1.在应用指南《使用MSP430 MCU通过阈值进行ADC唤醒并传输数据》中了解有关ADC唤醒和传输功能的更多信息。

2.在MSP430FR2433 LaunchPad™开发套件上查看ADC唤醒和传输软件示例。

3.观看我们的培训视频“使用通用MCU通过阈值进行ADC唤醒并传输数据”

4.下载并测试此示例:ADC唤醒和传输演示GUI

围观 3

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。

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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。

10、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!

来源:网络转载

围观 11

微处理器和微控制器的区别主要集中在硬件结构、应用领域和指令集特征3个方面:

(1)硬件结构

微处理器是一个单芯片CPU,而微控制器则在一块集成电路芯片中集成了CPU和其他电路,构成了一个完整的微型计算机系统。除了CPU,微控制器还包括RAM、ROM、一个串行接口、一个并行接口,计时器和中断调度电路。这些都集成在一块集成电路上。虽然片上RAM的容量比普通微型计算机系统还要小,但是这并未限制微控制器的使用。在后面可以了解到,微控制器的应用范围非常广泛。

微控制器的一个重要的特征是内建的中断系统。作为面向控制的设备,微控制器经常要实时响应外界的激励(中断)。微控制器必须执行快速上下文切换,挂起一个进程去执行另一个进程以响应一个“事件”。例如,打开微波炉的门就是一个事件,在基于微控制器的产品中这个事件将触发一个中断。微处理器也能拥有强大的中断功能,但是通常需要外部元件的配合,而微控制器在片上集成了所有处理中断必需的电路。

(2)应用领域

微处理器通常作为微型计算机系统中的CPU使用。其设计正是针对这样的应用,这也是微处理器的优势所在。然而,微控制器通常用于面向控制的应用。其系统设计追求小型化,尽可能减少元器件数量。在过去,这些应用通常需要用数十个甚至数百个数字集成电路来实现。使用微控制器可以减少元器件的使用数量,只需一个微控制器、少量的外部元件和存储在ROM中的控制程序就能够实现同样的功能。微控制器适用于那些以极少的元件实现对输入/输出设备进行控制的场合,而微处理器适用于计算机系统中进行信息处理。

(3)指令集特征

由于应用场合不同,微控制器和微处理器的指令集也有所不同。微处理器的指令集增强了处理功能,使其拥有强大的寻址模式和适于操作大规模数据的指令。微处理器的指令可以对半字节、字节、字,甚至双字进行操作。通过使用地址指针和地址偏移,微处理器提供了可以访问大批数据的寻址模式。自增和自减模式使得以字节、字或双字为单位访问数据变得非常容易。另外,微处理器还具有其他的特点,如用户程序中无法使用特权指 令等。

微控制器的指令集适用于输入/输出控制。许多输入/输出的接口是单/位的。例如,电磁铁控制着马达的开关,而电磁铁由一个1位的输出端口控制。微控制器具有设置和清除单位的指令,也能执行其他面向位的操作,如对“位”进行逻辑与、或和异或的运算,根据标志位跳转等。很少有微处理器具备这些强大的位操作能力,因为设计者在设计微处理器时,仅考虑以字节或更大的单位来操作数据。

在对设备的控制和监视方面(可能是通过一个1位的接口),微控制器具有专门的内部电路和指令用于输入/输出、计时和外部中断的优先权分配。微处理器一般需要配合附加的电路(串行接口芯片、中断控制器、定时器等)才能执行相同的任务。不过,单纯就处理能力而言,微控制器永远达不到微处理器的水平(在其他条件相同的情况下),因为微控制器芯片中的集成电路的很大一部分用于实现其他的片上功能,代价就是牺牲掉一部分处理能力。

由于微控制器芯片上的资源非常紧张,它的指令必须非常精简,大部分指令的长度都短于1个字节。控制程序的设计原则通常是要求程序能够装入片上的ROM,因为即使只增加1片外部ROM也将显著提高产品的硬件成本。微控制器指令集的基本特点就是具有精简的编码方案。微处理器不具备这样的特点,因为它们强大的寻址模式使得指令编码不够简洁。

声明:本文系网络转载,版权归原作者所有。如有不妥,请联系删除。

围观 7

作为支持模拟和数字温度传感器的高级应用/系统工程师,在工作中经常被问到有关温度传感器应用的问题。其中有很多是关于模数转换器(ADC)的,由于ADC在系统应用中的重要性,我花费很多时间在解释ADC对系统精度有何意义,以及如何理解并实现所选传感器的更大系统精度上。

温度传感器用于大功率开关电源设计中,需要监测功率晶体管和散热器。电池充电系统需要温度传感器监测电池温度,以便安全充电并优化电池寿命,家庭恒温器则需要温度传感器监测房间温度,以相应控制供暖,通风和空调系统。

这些应用中,常用的温度测量方法是使用负温度系数(NTC)热敏电阻。NTC是电阻器件,其电阻随着温度的改变而改变。为了满足当今温度传感器需求,一种更新、更高效、更准确的方法是使用硅基热敏电阻,它是一种正温度系数(PTC)器件。并且PTC不是电阻器件,而是电流模式器件;在电流模式下工作的硅提供基于温度的线性输出电压。

无论您使用NTC还是PTC,您的设计都需要一个ADC和一个MCU来测量热敏电阻的电压输出。本文的重点是将硅基热敏电阻与MCU结合使用带来的许多优势。我们将探讨NTC和PTC热敏电阻的优缺点。

选择微控制器

MCU选型具有诸多选择,但很可能在选择温度传感器时这个组件已经被确定。你可以关注温度传感的ADC外设的具体情况。

选择ADC

ADC有很多不同的类型。最受欢迎的两种为逐次逼近寄存器(SAR)和 Delta-Sigma模拟数字转换器。Delta-Sigma提供高分辨率(8-32位分辨率),但采样速度较慢。SAR类型最古老、最常见,分辨率为8-18位,采样速度更快。对于温度传感,任意一种ADC都是不错的选择。

ADC分辨率

ADC的位数将决定分辨率而非精度。分辨率是ADC用来测量施加到ADC管脚的模拟电压的步长。分辨率的位数以及参考电压(VREF)将设置ADC的步长值。

比如,一个10位ADC将具有2^10=1024位,而3.3VDC的VREF将为每个ADC位提供3.3/1024=0.003226VDC的分辨率。一个16位ADC将具有65536位的总分辨率,每位分辨率为0.000005035VDC。ADC位数越多将意味着更高的测量分辨率。

请勿将精度与分辨率混淆。分辨率是指能够看到被测电路值的变化。用于温度测量的典型ADC的分辨率为12-16位。您会发现8位或10位ADC不能提供足够的分辨率来查看热敏电阻的精度,且具有较大的温度步长,通常不可接受。

过采样以获得更高分辨率

过采样是一种平均测量值的方法,可提高分辨率和信噪比。过采样的工作原理是将多个带有噪声的温度测量值相加,然后进行平均,得到一个更精确的数值。每超过8个过采样,分辨率将增加2位。16次过采样会将10位ADC的总分辨率提高到14位。如果噪声高于Nyquist频率,则可在应用程序中使用任意数量的样本(N#份样本)来获得设计所需的分辨率。Nyquist速率是您期望获得实际温度读数的频率。样本总数必须比实际所需温度结果快至少N#倍。

在使用过采样方法时,在输入信号中添加一些抖动噪声可改善分辨率误差。许多实际应用中,噪声小幅增加可大幅提高测量分辨率。在实践中,将抖动噪声置于测量感兴趣的频率范围之外,随后可以在数字域中滤除这些噪声,从而在感兴趣的频率范围内进行最终的测量,同时具有更高的分辨率和更低的噪声。

提供抖动噪声的更佳方法是将热敏电阻分压器的Vcc和VREF.分开(将MCU的内部VREF用于ADC)。请勿在电阻分压器电压检测线上放置电容器。许多情况下,电路噪声将足以使电阻分压器的电压抖动,以求平均值。抖动噪声必须等于4位或更多位振幅。10位具有3.3VDC VREF的ADC将拥有0.0032VDC的电压步长。抖动噪声必须至少是预期温度测量值上下的4位分辨率。10位ADC的最小抖动噪声必须高于ADC的最低有效位(LSB)+/- 0.0128VDC(0.0256VDC p-p)或更高,以提供必要的电平,从而通过求平均值适当提高ADC的位分辨率。

在ADC读取一个位值并计算温度后,您可将该值存储在先进先出(FIFO)软件阵列中。当新值输入阵列时,最旧的样本将被丢弃,所有其他样本都将移至下一个对应的单元,从而创建一个FIFO。该求平均值方法可应用于温度转换过程中使用的任何值,例如温度、ADC位值、分压器电压,甚至计算得出的电阻。所有这些因素平均下来都将很好地发挥作用。

定点或浮点

微控制器可在内部具有浮点单元硬件,也可具有无需硬件即可进行浮点数学运算的固件库。32位非浮点器件的快速示例是Cortex “M4”器件,而带有浮点的版本将标记为“M4F”。与使用定点部件和使用浮点固件库相比,MCU内部具有浮点硬件使计算速度更快、功耗更低。

具有固定点意味着只能显示大于零的整数。例如:如果1 + 1,则得到2,然后取平均值1。如果2 + 1,则得到3,然后取平均值1.5。在定点计算中,结果将为“ 1”, 小数点以下的数字都不能用1。用固定点测量温度时,将只能看到和参考整数的温度,即22°C,23°C,24°C。浮点可显示更高分辨率的温度,即22.1°C或22.15°C。使用浮点数既可更轻松计算温度,也可使用带有插值的查找表。您可使用具有单位数分辨率的定点查找表,分辨率为一位数,这对于许多应用程序是可接受的。

选择热敏电阻

热敏电阻有两种类型,基本的NTC和PTC热敏电阻。通常会将它们混为一谈,被认为是同一类型的器件。这并不正确。NTC是一种随温度变化的电阻装置。如图1的分压器电路图中所示,在热敏电阻顶部放置一个电阻并施加稳定的电压。温度变化时,热敏电阻中的电阻也会发生变化,从而改变顶部电阻两端的压降。分压电阻器中心的输出为模拟电压,将由ADC测量。

图1:分压电路实现

PTC是一种基于电流工作的硅器件。随着温度变化,传导电流也随之发生变化。大多数PTC的工作都使用恒流源进行,如图2所示。电流改变时,由电流源提供的电压改变。

图2:恒流电路实现

ADC测量电压的变化,并将测量值转换为温度

你也可以使用PTC,就像NTC热敏电阻与 RBias电阻一样,见图1。顶部电阻将如同电流源一样工作。与相同条件下的NTC相比,PTC通常对温度变化具有更好的热敏性,且对较小的变化更敏感。PTC的另一个优点是:

图3:PTC热敏电阻线性电阻斜率

NTC具有类似于下面图4所示的非线性输出,且可能需要在温度室内进行三点校准,以允许斜率补偿和偏移误差调整,从而在整个温度范围内保持精确。NTC的非线性斜率无法在未校准的情况下在整个温度范围内提供稳定的温度信息。

图4:NTC热敏电阻非线性电阻斜率

在正常条件下,NTC可以使用具有适当温度分辨率的12位ADC,尤其是在较冷温度下,但是PTC通常需要14位ADC才能获得足够的分辨率,以查看温度步长,从而显示出 PTC的实际精度。对于所有温度范围内的PTC都是如此,但NTC将需要一个14位ADC来测量60°C以上的较高温度。

在PTC顶部增加一个RBias电阻会减小PTC的动态范围。较低的动态范围使ADC的电压反馈降低,这就是PTC需要14位ADC分辨率的原因。但是,由于PTC的线性斜率,较低的动态范围将导致较大的温度误差测量。室温下的单点偏移将在整个温度范围内校准PTC。对于基于PTC的系统,在整个温度范围内,这将使温度测量比典型的(同等指定的)基于NTC的系统更加精确。

比率度

比率度是描述捕获的ADC值的术语。该值可与输入和/或电源电压的变化成比例地变化。当提供给温度感测电路的分压器的VCC电源也提供用于VREF的电压时(如下面图5所示),则称其为比率度。VCC的任何变化都将在分压器和VREF处同等同时变化,从而影响ADC的测量值,让这些源之间的潜在差分误差最小。

图5:比率度,由同一电源供电的电阻分压器和VREF供电

滤波

在大多数情况下,无需在分压器上使用电容器,在使用单端ADC的比率法时也不应使用。对于差分的VREF/ADC输入,您通常会在ADC输入和VREF输入之间放置一个电容。使用比率度方法时,对Vtemp 进行滤波将改变感测线上的电压响应,但不会改变ADC VREF 的电压响应。因此,增加一个滤波器会增加输入到电阻分压器的VREF 和VCC之间的差值,并增加误差。

不使用比率度方法时,可以使用在分压器处增加电容来滤除电压,以消除噪声和电压变化,否则会在测量中产生误差。添加一个电容器来滤除VREF也是一个不错的方法。有时,VREF是内部的,无需额外滤波。如果在Vtemp线上添加电容器,则会增加对温度变化的响应时间。如果测得的温度响应缓慢且无需立即采取措施,则滤波器可能会有所帮助。 另一种滤波器解决方案是在电阻分压器顶部的VCC处增加一个电容器,以滤除系统中的噪声以进行温度测量。如果使用比率度,则在VREF 上添加相同的电容器,以使两个电源的电压变化保持一致。

缓冲器和放大器

放大器可用于增加热敏电阻的动态范围。所有运算放大器都有潜在的失调误差和增益误差。选择对精度和失调影响最小的运算放大器需要付出更多努力。校正失调和增益误差所需的校准可能比升级到更高质量的ADC的成本更高。 一些MCU具有内部运算放大器。许多DS ADC具有集成的PGA,正是为了这个目的(缓冲/增益)。一些SAR ADC也有这些功能。

有时会使用单位增益缓冲器来防止下垂或加载到电阻分压器电路。当ADC对热敏电阻分压器电路进行采样时,来自ADC的浪涌电容会导致测量时几毫伏的电压下降。如果在ADC中具有足够的分辨率,则会在温度测量中观察到这是一个错误。如果直接在ADC管脚上增加一个等于ADC电容10倍的电容器,则无需使用缓冲器就可以补偿ADC电容的浪涌电流。典型的ADC电容为3pF-20pF。最好在ADC管脚附近添加一个30pF – 200pF的电容,这是一个很好的解决方案。它将对热敏电阻的测量或热响应的影响降至最低。

漂移

由于PTC热敏电阻使用硅作为其基础材料且具有线性斜率,因此,流经PTC的电流随时间和温度变化具有非常低的漂移。另一方面,NTC通常对所用材料的电阻具有温度依赖性,且在高温下会随时间变化。NTC具有一个beta值,可定义整个温度范围内的TCR / PPM,且PPM随时间变化。

从ADC导出温度

NTC热敏电阻温度是基于器件的电阻。许多设计人员使用查找表寻找特定温度下的电阻。然后通过插值计算每个1°C温度步长之间的实际温度。为了更大程度地减少查找表的大小,您可使用5°C的查找表,但是内插误差会高一些。对于大多数设计人员而言,0.5°C的精度已足够,因此带有插值的5°C查找表就已足够。

PTC基于流经零件的实际电流,通常由公式定义。PTC基于三阶或四阶多项式。四阶多项式的精度曲线拟合(R2)为1.0000%至0.9999%,以提供温度信息。Steinhart Hart方程可由NTC和PTC使用,并采纳使用自然对数来计算温度的三阶多项式。Steinhart Hart方程式已为更多设计人员所认可,因为多年前其最初为NTC创建。如今,大多数高精度PTC都依赖于四阶多项式。

校准

所有NTC和PTC都需要校准才能精确。可购买一些具有更严格公差和Beta值的NTC。这似乎可以消除校准。但是,热敏电阻不是系统中唯一的组件。顶部电阻具有容差,且在整个温度范围内具有PPM,VCC在电压以及温度范围内存在电压误差。系统总精度可能超出预期范围,且精度可能并不能达到期望。

NTC通常需要进行三点校准以调整斜率误差,且需要进行偏移以校正总偏移误差。因此,这需要温度箱和时间来收集整个温度的误差。首先,由于硅的工艺偏差,PTC将具有较大的偏移误差,但是可通过单个偏移调整在整个温度范围内对其进行校正。大多数情况下,在组装的最终编程过程中,偏移调整可于室温下进行,且无需温度箱或时间来进行校准。

结论

NTC和PTC因零件数量少、成本低都易于实现。但是,NTC可能将需要更昂贵的校准方法,且随时间推移具有更高的漂移。

PTC是进行温度测量的新方法。一个简易的失调校正是整个温度范围内所需的整个校准。PTC的精度非常精确,且温度测量值随时间和温度变化具有很小的漂移。

需要明确的是,NTC和PTC不是同一类型的组件,且很难仅通过阅读数据表进行直接比较。PTC不是电阻组件,大多数供应商建议仅使用恒流源来驱动它们。德州仪器(TI)创建了一个设计工具,以向设计人员展示如何在电阻分压器电路中使用其TMP61 系列 PTC。该工具包括一个计算阻力表,供那些习惯使用查找表的人使用。使用新的设计考虑因素和正确的计算方法,使得PTC比NTC具有更高的精度和稳定性。

文章来源:TI E2E™ 中文社区

围观 20

MAX78000将能耗和延迟降低100倍,从而在IoT边缘实现复杂的嵌入式决策

2020年10月21日—Maxim Integrated Products, Inc (NASDAQ: MXIM)宣布推出带有神经网络加速器的MAX78000低功耗微控制器,支持电池供电的嵌入式物联网(IoT)设备在边缘通过快速、低功耗人工智能(AI)推理来制定复杂决策。与软件方案相比,这种快速、低功耗的决策实施使得复杂的AI推理能耗降低到前期方案的百分之一以内,采用AI技术的电池供电系统可大幅延长其运行时间,有助于实现之前无法逾越的新一代电池供电AI应用。此外,MAX78000并没有影响延迟指标和成本:其成本只是FPGA或GPU方案的零头,而执行推理的速度比低功耗微控制器上实施的软件方案快100倍。

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关于MAX78000开发工具的更多信息以及快速入门指南视频,请访问:这里

AI技术使机器能够以之前完全不可能的方式来观察、聆听和感知世界。过去,将AI推理布置到边缘意味着从传感器、摄像机和麦克风收集数据,然后将数据发送到云端实现推理算法,再将结果送回到边缘。由于延迟和能耗较大,这种架构对于边缘普及极具挑战。作为替代方案,低功耗微控制器可用于实施简单的神经网络运算,但延迟会受到影响,且只能在边缘执行简单任务。

通过集成专用的神经网络加速器,MAX78000克服了这些局限性,凭借在本地以低功耗实时执行AI处理,使机器能够看到和听到复杂的型态。由于MAX78000执行推理的功耗不到微控制器软件运行功耗的百分之一,大幅提高了机器视觉、语音和面部识别等应用的工作效率。MAX78000的核心是专用硬件,其设计旨在最大程度地降低卷积神经网络(CNN)的能耗和延迟。该硬件运行时几乎不需要任何微控制器核的介入,意味着操作的流线化程度极高。能量和时间仅用于实施CNN的数学运算。为了将外部世界的采集数据高效输入到CNN引擎,用户可使用两种集成微控制器核之一:超低功耗ARMÒ CortexÒ-M4 核,或功耗更低的RISC-V核。

鉴于AI开发的挑战性,Maxim Integrated提供了工具,实现平稳的评估和开发体验。MAX78000EVKIT#包括音频和摄像头输入,开箱即用的演示平台支持大字表关键词检索和面部识别。完备的文档可帮助工程师训练MAX78000网络,且采用其日常使用的工具:TensorFlow或PyTorch。

主要优势

  • 低能耗:硬件加速器与超低功耗ARM M4F及RISC-V微控制器相结合,将智能化实施推进到边缘,能耗不足嵌入式竞争方案的百分之一。
  • 低延迟:在边缘执行AI功能,实现复杂的认知,使IoT应用减少或省去云端事务处理,速度提高到软件方案的100倍。
  • 高度集成:带有神经网络加速器的低功耗微控制器使得在电池供电的IoT设备中是实现复杂、实时认知成为可能。

评价

  • “人工智能往往与大数据云端方案联系在一起。” Omdia公司市场研究分析师Kelson Astley表示:“任何能够脱离电源线和对大容量锂离子电池组依赖的技术都有助于开放设计人员的思路,进而构建更敏捷、更适应其运行环境的AI方案。”
  • “我们已经省去了边缘AI实施的电源线。”Maxim Integrated微处理器与安全产品事业部执行总监Kris Ardis表示:“电池供电IoT设备现在能做的远远超出简单的关键词识别。我们已经改变了不得不在功耗、延迟和成本之间取舍的游戏规则,我们期待这项创新技术催生新的应用领域。”

供货及价格

  • 欢迎咨询MAX78000价格,可通过特许经销商购买。
  • 提供 MAX7800EVKIT# 评估套件,价格为168美元。

关于Maxim Integrated

Maxim Integrated致力于开发创新的模拟和混合信号产品与技术,让系统更小巧、更智能,同时增强其安全性能、提高能效。我们助力客户在汽车、工业、健康、移动消费和云数据中心等领域的创新设计,提供业界领先的方案,让世界变得更美好。更多信息请浏览https://www.maximintegrated.com/cn

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构筑全面的物联网生命周期管理解决方案

10月6日, 德国慕尼黑与美国加州圣何塞讯——英飞凌科技股份公司推出高度集成的物联网生命周期管理解决方案,帮助物联网设备制造商降低固件开发风险,加快产品上市速度。这也是业内首款将知名的具有Trusted Firmware-M嵌入安全性的PSoC® 64安全微控制器、Arm® Mbed™ IoT OS以及Arm Pelion™ IoT平台融为一体的解决方案,您将无需自定义安全固件,即可安全地设计、管理和更新物联网产品。这个Pelion就绪且支持Mbed OS的解决方案获得了平台安全架构(PSA)*的一级认证,展示 了业内最佳安全实践。

英飞凌物联网、计算和无线业务高级副总裁Vikram Gupta表示,“大量研究显示阻碍消费者使用物联网产品的一大障碍在于他们对于隐私和安全性的担忧。通过与重要的合作伙伴Arm展开合作,我们的物联网生命周期管理解决方案将开源固件与先进的安全性相集成,使设备制造商能更轻松地对其产品进行联网、管理和更新。”

通过PSoC 64来实现Trusted Firmware-M,大幅简化了设备的安全性实现过程。这个开源软件带来了可配置的组件,能够支持PSA Functional API以及为基于Arm Cortex®-M的微控制器创建“安全处理环境(SPE)”。PSoC 64信任根则使物联网设备制造商的最终产品更易获得PSA认证。

ARM副总裁兼物联网平台设备总经理Charlene Marini表示,“OEM和企业都需要依靠灵活的解决方案,来通过基于安全信任根的设备,快速、安全地开发、部署和管理物联网。通过集成基于Arm的PSoC 64 Secure MCU、Pelion设备管理、Mbed OS以及经过PSA一级认证的Trusted Firmware-M,从芯片到云端,该解决方案能够给OEM带来全价值链的物联网安全性。”

Pelion设备管理能够从产品供应到退役,即在产品生命周期的每个阶段,实现安全的设备管理。它采用双核架构,其中Arm Cortex-M4内核负责运行应用程序,Arm Cortex-M0+内核则作为具有预置信任根的安全处理器。

PSoC 64是IoT-AdvantEdge™ 解决方案的一部分:该解决方案包含一系列构建模块,能够助力物联网产品以更快速度、更有竞争力的成本上市。IoT-AdvantEdge解决方案集成了可靠连接、安全性和本地处理功能,简化了设计过程。

英飞凌通过收购Cypress半导体公司,使PSoC 64安全微控制器系列成为英飞凌面向汽车、工业和物联网市场的完善的半导体产品组合的一员。

供货情况

PSoC 64 Secure Boot Wi-Fi/BT Pioneer Kit(CY8CKIT-064B0S2-4343W)现已支持订购。您将能通过这个低成本的硬件平台来设计和调试PSoC 64 Secure Boot MCU 以及Murata 1DX模块(CYW4343W Wi-Fi +蓝牙组合芯片)。如欲了解更多信息,请访问PSoC 64页面或https://www.pelion.com/boards/

*平台安全架构(PSA)认证提供了一个全面的框架,助力实现提高物联网设备安全性的目标。对定义的安全标准进行独立测试,可建立对物联网设备及其依赖于这些设备的服务的信任。

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2020年10月14日——动力传动系统电气化和高级驾驶辅助系统(ADAS)推动着驾驶方式变革,不断提升汽车舒适性及其他车身功能的丰富性和复杂程度。针对这一挑战,英飞凌科技股份公司近日宣布,面向整个市场推出 Traveo™ II 车身微控制器系列。该产品系列适用于各类汽车应用,包括车身控制模块、车门、车窗、天窗和座椅控制单元,以及车内智能手机终端和无线充电单元。Traveo™ II系列由赛普拉斯半导体公司研发,该公司此前被英飞凌科技股份公司所收购。

英飞凌高级副总裁兼汽车微控制器业务总经理 Peter Schaefer 表示:“英飞凌和赛普拉斯的强强联合,催生出了业内最全面的汽车微控制器产品组合。英飞凌的 AURIX 安全控制器产品组合,加上赛普拉斯的 Traveo汽车级 PSoC 产品系列,使我们能够为所有汽车应用提供更优化的解决方案,涵盖车身、仪表、信息娱乐、底盘、动力总成、驾驶辅助和域控制器应用。”

在车身应用方面,英飞凌提供各类传感器和功率半导体产品,包括电机控制解决方案、智能配电和 LED 解决方案等。Traveo II 车身微控制器系列进一步完善现有产品组合,为新兴汽车应用提供所需的高性能、可扩展性、低功耗和安全性。“作为英飞凌‘从产品到系统’战略的重要组成部分,Traveo II 助力我们为车身应用提供全面的系统性解决方案”,Peter Schaefer 补充道。

多核 Traveo II 系列基于 ARM® Cortex®-M7 和 -M4 内核,最大配备 8MB 嵌入式闪存,可助力器件为各种要求严苛的车身电子应用提供卓越性能。该产品符合 ISO26262 功能安全标准的 ASIL-B 等级,即使在高达 125°C 的环境温度下也可确保设备安全运行。

Traveo II 微控制器具有先进外设,支持 CAN-FD、Ethernet 和 FlexRay 通信协议,为所有低端和高端设备提供可扩展性和引脚兼容性。该产品系列具有低功耗(低至 5µA)和更高安全性(EVITA-Full),非常适用于当今的智能网联汽车。同时,它也全面支持 FOTA 升级,可在不中断服务的情况下远程更新应用程序和安全软件。

Traveo II 微控制器可基于 AUTOSAR(汽车开放式系统架构)4.2 软件进行开发。此外,还可使用市场上丰富的 ARM 生态系统工具和软件,包括各种 IDE 工具和调试器,以及各种实时操作系统可供使用。

供货情况

Traveo II 车身微控制器系列包含四种入门级产品和两种高端产品,每种产品均具有不同的内存规格和引脚数量。第一种入门级产品将在 2020 年 10 月开始量产,之后其他产品也将陆续推出,直到2021 年第二季度整个产品系列将全面上市。2021 年 Traveo II系列还将进一步扩展,全新的嵌入式图形微控制器将强化英飞凌在仪表、座舱和数字显示应用领域的布局。

想要了解详细信息,请访问:www.infineon.com/traveo-II

关于英飞凌

英飞凌科技股份公司是全球领先的半导体科技公司,我们让人们的生活更加便利、安全和环保。英飞凌的微电子产品和解决方案将带您通往美好的未来。2019财年(截至9月30日),公司的销售额达80 亿欧元,在全球范围内拥有约 41,400 名员工。2020 年 4 月收购美国赛普拉斯半导体公司之后,英飞凌已跻身全球十大半导体公司行列。

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并购将引入窄带蜂窝和超宽带技术,完善意法半导体的连接解决方案

意法半导体于日前宣布签署两项并购协议,收购超宽带技术专业设计公司BeSpoon的全部股本和Riot Micro公司的蜂窝物联网连接资产。在两项交易走完正常监管审批手续成交后,意法半导体将进一步提升其在无线连接技术方面的服务,特别是完善STM32微控制器和安全微控制器的产品规划。

BeSpoon公司位于法国Le Bourget du Lac,成立于2010年,是一家无晶圆厂半导体设计公司,专门研究超宽带(UWB)通信技术。采用该公司的技术,可以在条件不利的环境中实现厘米级精度的安全实时室内定位。在STM32产品组合中集成这项重要的安全定位技术,将让物联网、汽车和移动通信应用的开发人员能够提供安全门禁以及精确的室内外地图等服务。意法半导体将从BeSpoon的大股东TRUMPF及公司创始人手中收购公司股权。除交易本身外,意法半导体还将与TRUMPF建立UWB追踪技术的战略合作伙伴关系。

Riot Micro是位于加拿大温哥华的一家蜂窝物联网解决方案开发公司,提供经过市场检验的低功耗蓝牙(BLE)、Wi-Fi、LTE Cat-M和NB-IoT技术优化系统成本和功耗。在STM32产品组合中集成蜂窝通信功能,将增强意法半导体为资产跟踪、表计和车队管理服务等应用开发者提供的产品功能。

交易条款未披露。

意法半导体微控制器和数字IC产品部 (MDG)总裁Claude Dardanne 表示:“意法半导体致力于与客户一起抓住机遇、攻克挑战,提供所需的各种产品和解决方案。蜂窝物联网和超宽带技术是引发下一次物联网产品和创新应用浪潮的关键无线连接解决方案,这两项收购案可完善意法半导体现有的无线微控制器产品组合,包括蓝牙5.0和IEEE 802.15.4通信协议,以及全球首个带有LoRa®功能的片上系统 (SOC)。无线微控制器属于我们的STM32产品家族。我们的STM32系列有1,000多款产品,出货量已超过60亿。通过新的并购,我们的产品将覆盖所有的无线物联网通信协议。”

有关前瞻性陈述的声明

根据《 1995年私人证券诉讼改革法》的免责声明:

上文所述并非历史事实的任何陈述均为前瞻性陈述,包括有关我们未来经营业绩和财务状况、商业战略、未来经营计划和目标的任何陈述,都含有可能导致实际结果与前瞻性声明中的内容有很大差异的风险和不确定性因素。这些陈述仅是预测,反映了我们当前对未来事件的观点和预测,是以假设为依据,并受风险和不确定性因素的影响,随时可能发生变化。潜在的风险和不确定性因素包括但不限于以下因素:交易未完成的可能性,包括任何先决条件的结果;可能无法实现收购预期收益的风险;收购后难以留住员工;扩大设施和转让知识产权和专门知识方面的困难;使管理层的注意力从业务管理中转移开的事件;以及与我们的行业和业务相关的竞争和在我们会不时提交给美国证券交易委员会备案的文件中详细说明的其它风险因素。

关于意法半导体

意法半导体拥有46,000名半导体技术、产品和方案的创新者和创造者,掌握半导体供应链和最先进的制造设备。作为一家独立的半导体设备制造商,意法半导体与十万余客户、上千合作伙伴一起研发产品和解决方案,共同构建生态系统,帮助他们更好地应对各种挑战和新机遇,满足世界对可持续发展的更高需求。意法半导体的技术让人们的出行更智能,电力和能源管理更高效,物联网和5G技术应用更广泛。详情请浏览意法半导体公司网站:www.st.com

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