【CVM01系列】| MCU硬件设计指南:电源系统

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cathy 发布于:周五, 06/02/2023 - 09:59 ,关键词:

《CVM01xx系列MCU硬件设计指南》主要面向CVM01xx应用开发者及爱好者,对CVM01xx系列MCU硬件的电源系统、时钟电路、调试和编程接口、模拟比较器接口、通信模块等设计内容进行分享,以帮助开发者了解操作系统、微控制器系统设计和软硬件开发的基本原理。

01、了解CVM01xx系列MCU

曦华科技CVM01xx系列MCU是基于ARM® Cortex®-M4F和M0+内核的32位汽车级通用微控制器,产品设计符合ACE-Q100 Grade1汽车级质量认证及ISO26262功能安全标准,特别适用于汽车电子车身控制等应用领域。

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CVM01系列器件采用2.7-5.5V电源,注重汽车环境的稳定性,非常适合恶劣电气环境下的各种应用。同时这些器件针对成本敏感型应用进行优化,提供低引脚数的产品可供选择。

CVM01系列提供宽泛的内存、外设和封装选项。它们共享相同的外设和引脚数,使开发人员可在MCU系列内或在MCU系列之间轻松迁移,以利用更多的存储器或功能集成。这种可扩展性允许开发人员将其终端产品平台标准化为CVM01xx系列,最大限度地提高硬件和软件的复用率,缩短产品上市时间。

CVM01xx系列MCU的特性如下:

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1) 32位ARM® Cortex®-M4F和M0+内核,频率最高可达120MHz

2) 最高可达1MB的P-Flash和256KB的D-Flash(支持高达4KB的模拟EEPROM),最高可达128KB的SRAM

3) 2.7V-5.5 V工作电压范围,所有I/O支持2.7 V-5.5 V电压

4) 芯片集成多个时钟源:-内部晶体振荡电路,可外接4-40MHz晶体或陶瓷谐振器

-内部48MHz高速RC振荡器-内部8MHz低速RC振荡器

-内部128kHz低功耗振荡器

-内部锁相环(PLL),提供高速的系统运行时钟

5) 内置稳压电路和电源管理,支持多种电源模式:

-运行(RUN)

-停止(STOP)

-待机(STANDBY)

6) 具有最多128个GPIO管脚,所有管脚都具有低功耗唤醒能力,部分管脚具有大电流驱动能力

7) 丰富的外设通信接口

-最多4路CAN-FD,支持Pretended Networking模式

-最多4路UART,支持LIN功能

-最多4路SPI,最高20 Mbps时钟速率,支持菊花链通信

-1路I2C,支持7位和10位的器件地址

-1路I2S,支持主机(master)和从机(slave)模式

8) 高性能的模拟模块,可提供高精度的混合信号处理能力:-2个12位的SAR ADC,转换速率可达1.5 Msps

-1个高速模拟比较器,自带8位的DAC

9) 符合车规标准AEC-Q100 Grade 1,环境工作温度范围:-40 ⁰C ~ 125 ⁰C

10) 提供32 QFN ~ 144 LQFP的多种封装
02、电源系统

电源系统章节重点描述电源配置的不同选择,以及正确连接电源和接地引脚的注意事项。

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△表1 CVM01xx电源引脚和域

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△图1 CVM014x的电源引脚和域 - 100LQFP和100BGA封装

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△图2 CVM014x的电源引脚和域 - 64LQFP封装

5.png△图3 CVM011x的电源引脚和域 - 48LQFP封装

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△图4 CVM011x的电源引脚和域 - 32QFN封装

注意:所有VDD和VDDA引脚必须被短接到一起,并从外部连接到PCB上的一个公共参考点。

2.1 BULK电容和去耦电容

BULK/旁路和去耦电容的有效性取决于摆放的最佳位置和连接方式。BULK/旁路电容作为电源引脚的本地电源,需靠近去耦电容并尽可能靠近指定的电源引脚。
去耦电容需使电源、MCU和参考地之间的电流回路尽可能短,以应对高频瞬变和噪声。因此,所有的去耦电容应尽可能地靠近各自的电源引脚;去耦电容的接地端焊盘应通过一个过孔直达内层地平面。此外电容的电源端不应通过长线连接到电源平面。

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△图5 Bulk和去耦电容的链接

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△表2 CVM01xx - BULK和去耦电容

2.2 MCU电源上升率

在CVM01xx的数据手册中,有一个名为"MCU电源斜率"的参数,该参数具有最大和最小的限制。在MCU上电期间,电源必须保证从VDD_OFF到正常工作电压VDD的斜率在这个范围内。否则会导致MCU的异常行为、操作粘滞或MCU内部损坏。正确的电源斜率图形如图 6所示。

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△图6 MCU电源的斜率

来源:深圳曦华科技

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