物联网

随着智能工作和智能生活方式在全世界的不断发展,深度嵌入式设备在这些领域的部署量已达数十亿。这些设备包括环境传感器、工业执行器、楼宇自动化、智能家电、可穿戴设备、电动汽车控制等,尤其是安装在远端、难于检修位置的设备。

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许多应用都需要更多的功能、更丰富的图显和更快的性能,同时要求续航时间更长、电池更小,有能量收集功能,这给作为系统控制中心的MCU产品带来了新挑战。

STM32U599/U5A9 微控制器为深度嵌入式应用赋能

为满足市场的需求,意法半导体STM32 微控制器(MCU)产品家族再扩阵容,推出新款STM32U5芯片,在降低功耗的同时提高了性能,并延长了续航时间,提升了能效。STM32U5系列新品STM32U599/U5A9 微控制器已获得NIST嵌入式随机数熵源认证,是业界首款获此认证的通用MCU。凭借增强的功能,STM32U599/U5A9 微控制器能够有效为深度嵌入式应用赋能,通过提升这些应用的性能、能效和网络安全性,加快推进深度嵌入式设备的部署。

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STM32U5系列采用Arm最新一代嵌入式处理器内核Cortex-M33,该内核采用了可提升性能、能效、网络和硬件攻击防御能力的先进技术。意法半导体围绕这个处理器核将ST的超低功耗 MCU 专业技术整合进来,并利用Arm现有方法实现了一个网络安全性极高的架构。该系列中的部分产品还提供 2.5D 图形加速器。因此,这一新系列产品极具开创性,全系产品都引脚对引脚兼容,软件兼容,可以直接用于设计下一代应用。

强大的图形处理功能

STM32U5系列打破了超低功耗 MCU图形处理性能的常规限制。意法半导体的先进微控制器集成NeoChrom图形处理单元(GPU),可以运行以前只有昂贵的基于微处理器的系统才能实现的复杂的图形用户界面(GUI)。现在,即使微型嵌入式处理器也能实现媲美智能手机的图显体验,开发者可以利用ST的TouchGFX框架开发GUI,该框架现在支持 SVG并具有丰富的图形资产。

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STM32U599/U5A9是首批嵌入ST先进的NeoChrom图形处理单元(GPU)的STM32系列产品,由NeoChrom GPU承担图形处理类计算,可增加每秒帧数,使得在MCU上能够运行复杂的UI。这个2.5D图形加速器可以帮助开发人员轻松增强GUI中的功能:简单和复杂的绘图、2D文本复制、alpha混合、颜色格式转换、缩放、旋转、透视正确的纹理映射(将2D纹理映射到3D表面)、图像格式压缩等。

增强的网络安全特性

STM32U5 系列还增强了网络安全性,采用带有内存保护单元的 Cortex-M33 和具有硬件隔离功能的 Arm TrustZone® 架构。该系列微控制器还集成了运行高级 AES 算法的加密加速器(AES, PKA和OTFDEC)、公钥架构 (PKA) 支持,以及物理攻击防御功能。此外,闪存和 SRAM 支持纠错码 (ECC),可防止数据损坏,增强网络保护和数据安全性。

更大的存储容量

这款STM32U5 系列将代码和数据存储容量扩展到128Kbyte闪存,适合成本敏感型应用,同时还针对复杂应用和类似智能手机的复杂用户界面增加了高容量版。集成4Mbyte闪存和2.5Mbyte SRAM的 STM32U59x/5Ax是迄今为止STM32 MCU全系产品中片上存储器容量最大的产品。

超低功耗实现更优能效

STM32U5系列的专有节能特性包括自主外设和意法半导体的低功耗后台自主模式(LPBAM)。LPBAM模式可以让应用程序的关键功能保持正常运行的同时,关闭处理器内核和其他未用模块,进入 MCU中的任何一个灵活省电的低功耗模式。MCU可以把内核从低功耗状态快速唤醒,高效处理批量数据,然后再切回到低功耗模式。

低成本、小尺寸

STM32U5 MCU 提供高达 4MB 的代码闪存和数据闪存,以及高达 2.5MB 的 SRAM,用于处理复杂的应用需求。大容量片上存储器可以在应用设计中省去额外的外部存储器,降低功耗、物料成本 (BOM) 成本和 PCB 尺寸。

此外,STM32U5 MCU通过多种100-216引脚封装(LQFP 100, LQFP 144, BGA144等)满足小型应用需求。采用经济的LQFP100封装,可以安装在层数不多的结构简单的PCB上,而支持这些复杂功能的处理器通常都需要更昂贵的封装。

强大的生态系统支持

全系STM32 MCU都基于行业标准的Arm® Cortex®-M 嵌入式处理器内核,并配备功能强大易用的 STM32CubeSTM32Cube.AI开发生态系统。该生态系统整合软硬件开发工具,从项目开始到结束全程支持客户开发工作,包括将提前训练好的神经网络转换为优化的代码,以创建前沿的 AI/ML 解决方案。

STM32丰富的资源可以帮助开发人员加快项目开发,包括STM32CubeU5软件包、新的开发板 NUCLEO-U545RE和 NUCLEO-U5A5ZJ,以及于图形界面的STM32U5A9J-DK 探索套件。除此之外,STM32U5是第一批获得NIST(美国国家标准与技术研究院)嵌入式随机数熵源认证的通用MCU。客户可以重复使用该证书,因此可简化并加速终端应用的SP800-90B认证过程。典型的应用场景包括:工业领域的先进人机界面、销售点(POS)、网关;智能家居领域如家用电器、白色家电、智能恒温器;个人电子产品如小型电动车、可穿戴设备、智能扬声器和电动自行车。

STM32U599/U5A9 新品得到新品试用客户的积极反馈,在下一代高级无线安全和智能家居解决方案的开发中,STM32U5 系列显著降低了功耗,同时保持了原有的处理性能,可媲美其他内置DSP和浮点协处理器MCU;其现有代码的90%都可以二次使用;片上集成大容量SRAM是第二大优势,足以处理双帧缓冲需求,实现快速流畅的图显性能;大容量闪存还可以用于保存资源。

新STM32U5系列计划于 2023 年第二季度开始量产,客户可从意法半导体的eStore和代理商处购买。详情请访问STM32U599/U5A9网页。

来源:STM32

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追溯到 20 世纪 70 年代,单片机(MCU)在控制各种汽车、消费品和工业产品方面发挥了重要作用。如今,单片机的应用已扩展到包括便携式、无线和可穿戴物联网(IoT)产品。除了物联网以外,医疗保健行业也出现了大规模发展,各种应用中都采用了 8 位 MCU。 

具有 8 位 MCU 的嵌入式电子产品需要在规模经济中具有竞争力的设备(每个应用需要数十万甚至数百万个器件)。例如,在汽车应用中,8 位 MCU 控制许多子系统,如电动座椅和车窗、智能门把手,甚至轮胎压力传感器。这意味着几美分的价格差相当重要。应用成本的另一方面是数百万设备的维护成本,在设计阶段通常会忽视这一点。可靠性和设备耐用性可以通过简化代码和硬件来提高,而不需要软件冗余。

多年来,8 位 MCU 一直在发展并保持竞争力的原因在于,它能够为用户提供价值。这是通过在多个方面持续创新而实现的,特别是存储器、功耗、封装和独立于内核的外设(CIP)等方面。

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近日,Microchip专家发表了文章《使用8位MCU的物联网控制应用》。

您将了解到:

  • 8位MCU的显著改进

  • 存储器

  • 功耗

  • 封装

  • 独立于内核的外设

  • 加速和简化设计导入的设计工具

  • 广阔(和经济高效的)前景

详阅请点击下载

《使用 8 位 MCU 的物联网控制应用》

来源:Microchip

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围观 19

Microchip Technology Inc.
8
MCU业务部产品营销工程师
Joshua Bowen

追溯到20世纪70年代,单片机(MCU)在控制各种汽车、消费品和工业产品方面发挥了重要作用。如今,单片机的应用已扩展到包括便携式、无线和可穿戴物联网(IoT)产品。除了物联网以外,医疗保健行业也出现了大规模发展,各种应用中都采用了8位MCU。

具有8位MCU的嵌入式电子产品需要在规模经济中具有竞争力的设备(每个应用需要数十万甚至数百万个器件)。例如,在汽车应用中,8位MCU控制许多子系统,如电动座椅和车窗、智能门把手,甚至轮胎压力传感器。这意味着几美分的价格差相当重要。应用成本的另一方面是数百万设备的维护成本,在设计阶段通常会忽视这一点。可靠性和设备耐用性可以通过简化代码和硬件来提高,而不需要软件冗余。

多年来,8位MCU一直在发展并保持竞争力的原因在于,它能够为用户提供价值。这是通过在多个方面持续创新而实现的,特别是存储器、功耗、封装和独立于内核的外设(CIP)等方面。

8MCU的显著改进

随着如今对物联网关注度的提升,同时整个城市都在使用智能设备进行升级,大规模实现智能的能力对于许多行业变得至关重要。这些升级包括智能路灯以及每个停车点的停车场探测器,而不仅仅是入口处的一个计数器。需要单片机的某些功能来打造支持物联网的环境。具体可以归结为三个功能:收集数据、处理数据,以及随后将数据传输给其他联网设备的能力。

在许多情况下,数据的收集、处理和传输可以由具有片上模数转换器(ADC)的8位MCU完成,而设备的内核会保持低功耗模式。例如,智能停车场中的传感器/指示器、联网路灯、自动化城市园艺和植物监测都会用到该方法。当系统日夜运转时,每mW电力乘以数千倍实际上可以积累起来。

小型设备的优势和价值不仅体现在其降低的功耗方面,更体现在其更小巧的外形上,这使它们非常适合空间受限的便携式电池供电类物联网产品。

最新一代单片机的开发正是基于这种价值理念。这些单片机采用新的流程,允许以低成本实现更大的存储器,在为应用提供所需功能的同时还会兼顾到用户的成本。

存储器

几年前的单片机与目前市场上的器件有很大区别。这些单片机在当时是革命性的产品,改变了嵌入式电路的适用范围。如今,由于闪存的迅猛发展,通过编程使得单片机几乎可以适用所有领域。

随着应用程序越来越复杂,新程序需要更多空间/存储器。因此,新一代MCU在必要时会提供更大的存储器,以满足日益增长的代码空间需求。

经过严苛汽车测试的证实,嵌入式闪存可持续数年满足要求,且具有极高的耐擦写能力。这些功能为8位单片机的价值定位增加了新的维度。如今,8位单片机的存储器大小范围为最低384位到最高128 KB甚至更高,可满足日益增长的应用数量要求。

功耗

由于电池供电类应用中用到了许多8位MCU,因此出现的重大变化之一是追求最低功耗。

例如,nanoWatt XLP超低功耗PIC® MCU包括专为电池供电类产品而设计的系统监控电路。这意味着这些单片机可以为“运行”和“休眠”模式提供业界最低的电流,而超低功耗应用中有90%-99%的时间都处于“运行”和“休眠”模式。“外设模块禁止”等电路从电源轨和时钟树中完全移除了外设,以实现零功耗泄漏。nanoWatt XLP技术的优势包括:

  • 休眠电流低于20 nA

  • 欠压复位电流低至45 nA

  • 看门狗定时器电流低至220 nA

  • 实时时钟/日历电流低至470 nA

  • 运行电流低至50 μA/MHz

  • 完全模拟和自写能力低至1.8V

这些低电流加起来可以延长电池寿命,非常适合便携式应用。通过优化的外设,可以提高节能效果,这将在后面加以讨论。

封装

8位MCU与16位或32位MCU的另一个主要区别是小型封装,这使8引脚器件非常适合安装在空间受限的无线/便携式和可穿戴产品的狭小空间中。例如,8引脚SOIC或8引脚DFN。常见的封装是20引脚超薄正方扁平无引线封装(VQFN),其尺寸为3x3 mm。因为增加更多功能需要更多连接和更大封装,但具有足够功能的8位MCU可以安装在无法使用16位或32位MCU的电路板空间中。

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1. 许多新的PIC®AVR®产品系列提供小到3x3 mm VQFN器件的各种封装,非常适合空间受限的应用

如果由于8位单片机功能的增加而使系统复杂性提高,导致需要更大区域和更多连接,那么也会使用更大的封装,包括40引脚PDIP和VQFN以及44引脚TQFP版本。

独立于内核的外设

将单片机的某些功能从中央内核中分离出来,可提供独立于内核的自主性和一些优势,尤其适合低功耗/低成本设计。这些独立于内核的外设增加了内置功能来降低功耗,并通过模块化设计简化了触摸界面的实现、传感器数据积累和调节,以及将复杂的软件实现简化到硬件中等。

CIP设计了额外的功能来处理各种任务,无需单片机中央处理单元(CPU)的干预。这种设计方法提供了一种基于外设的预封装式事件编程。例如,事件系统可以在多个通道上基于通用输入/输出(GPIO)或程序中断来触发事件。

图2按外设类别以颜色区分显示了8位PIC®和AVR®单片机目前可用的CIP。这八个类别及其子类别实现了经济高效型嵌入式控制器中预期的大部分功能。请注意,绿色部分为前面提到的部分提供了额外的降低功耗可能性。

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2. 独立于内核的外设适用于各种8MCU设计领域

CIP通过降低代码开销来提高可靠性。利用硬件结构实现的功能避免了潜在的软件冲突。此外,硬件中的外设互连减少了外部连接,从而提高了终端系统的可靠性。随着组件可靠性的提高,整个项目生命周期内的成本也会降低。

许多新的8位系列在存储器和引脚数方面提供了大量选项。这些选项允许在大型设备上完成开发,并且实际代码大小经过优化后,可将生产规模降低为适合使用小型设备。

例如,在用于成本敏感型传感器和实时控制应用的各种产品中,PIC16F152XX单片机系列的简化功能集包括10位模数转换器(ADC)、外设引脚选择(PPS)、数字通信外设和定时器。存储器功能包括存储器访问分区(MAP),可在数据保护和自举程序中为用户提供支持。

加速和简化设计导入的设计工具

随着开发工具的进步,许多必须硬编码的过程可通过适当的设计工具简化和产生,例如MPLAB®代码配置器(MCC)。这样可带来诸多好处,不但有助于减少开发应用程序所需的时间,还能够实现更精简的代码,这样开发人员便无需进行多次代码迭代或从头开始编写汇编代码即可进行开发。例如,具有完整编程和调试功能的PIC16F15244 Curiosity Nano评估工具包(部件编号:EV09Z19A)可为新设计提供全面支持。

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3. Curiosity Nano评估工具包简化设计中的PIC16F15244 Curiosity Nano评估板和两个100 mil1x15引脚排针

最后,MPLAB X集成开发环境(IDE)为8位(以及16位和32位)MCU代码开发提供了免费的开发环境,用来模拟、与硬件工具接口和访问Microchip以及第三方插件。

广阔(和经济高效的)前景

单片机历史悠久,8位MCU通过在存储器、功耗、封装和外设方面的进步展示出巨大的灵活性和应用创新。它们不仅具有复杂应用所需的较大存储器,而且还能提供用于简化复杂应用的各种方法。这种简化既可以减少开发项目所花费的金钱/时间,也可以降低MCU投入生产时的成本。

如今,8位MCU不仅仅局限于数据收集,还支持在大量物联网应用中收集、处理和传输数据。全新的8位产品显著增加了存储器大小并优化了外设,可满足日益复杂的应用需求。不过,小型和经济高效型设计(包括传感器和简单实时控制应用)均可从8位PIC16F152xx系列的简化功能集中受益。凭借其独立于内核的外设,这些MCU显然是大多数设计人员的理想选择。

围观 21

据IHS数据统计,2022年中国MCU市场规模达283亿元,近五年中国MCU市场复合增长率为7.2%,是同期全球MCU市场增长率的4倍,预计2022年市场规模约299亿元。受物联网、智能家居、新兴医疗电子及新能源汽车等终端应用领域快速发展的带动,中国MCU市场未来几年内仍将继续保持8%的速度增长。

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 数据来源IHS

01、低能耗 永不过时的追求

低能耗MCU是主要面向便携式设备、电池供电或能量采集等需要低能耗工作的电子产品,通过不同的设计方法和工艺选择,以降低微控制器的能耗和漏电流,为设备提供更持久的续航能力。作为MCU细分市场之一,低能耗MCU在全球MCU市场中占比约15%-20%。随着便携式穿戴设备不断普及,有机构预测未来几年低能耗MCU市场复合增长率将超过24%,远高于整个MCU市场增速。

随着泛智能化应用的快速发展,航顺芯片推出基于ARM®Cortex®-M0内核的超低能耗MCU产品HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU芯片,进一步完善HK32L0xx系列MCU芯片产品线。

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 HK32L08x系列MCU芯片型号汇总

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 HK32L0Hx系列MCU芯片型号汇总

02、5种能耗工作模式 提供更多选择

不同应用场景对MCU功能、性能和能耗的需求有很大的差异。有些场景需要全速工作,有些场景需要低速工作,有些场景只需要间歇性工作,针对这些不同的应用场景,航顺芯片进行了精细化的设计,HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU支持多种能耗模式和不同深度的休眠模式,可以在要求低能耗、短启动时间和多种唤醒事件之间达到最佳的平衡。

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多种低能耗模式

03、低能耗模式下小于20nA

USB标准中定义了一种特殊的设备状态,即挂起状态,在这种状态下USB总线上的平均电流消耗不超过2.5mA,而自供电的设备则不需要严格遵守这样的电流消耗限制。

HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU芯片提供了可编程时基,便于定期从停机或待机模式唤醒器件。通过对RCC_BDCR寄存器中的RTC_SEL[1:0]位进行编程,可以选择三个复用RTC时钟源中的两个低功耗32.768kHz外部晶振(LSE OSC),此时钟源提供的时基非常精确,能耗也非常低(典型条件下附加功耗小于1µA);另外一个是低能耗内部RC振荡器(LSI RC),此时钟源的优势在于可以节省32.768kHz晶振的成本,非常省电。

04、多时钟源驱动降低MCU能耗

时钟系统是MCU功耗高低的关键,每秒进入与退出各种低能耗模式的次数,以及快速处理数据的能力,是工程师选择低能耗MCU芯片的重要参考指标,因为CPU会在等待时钟稳定下来期间浪费电流。HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU支持多种时钟源驱动系统时钟(SYSCLK),工程师选择可外部低速时钟(LSE)用于驱动独立看门狗或从停机/待机模式自动唤醒的RTC、LCD、LPTIMER以及 LPUART等,也可选择LSE驱动实时时钟,每种时钟源都可以独立地打开或关断,当不使用它们时,可以将其关断来降低能耗,有多个分频器可用于配置AHB和APB时钟域,AHB和APB域的最大时钟频率为48MHz。

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HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU芯片时钟系统一览

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 HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU芯片时钟树

除了不同的时钟模式外,更为重要的要明白哪些时钟是即时启动以及哪些是非即时启动的。HK32L08x及HK32L0Hx系列MCU芯片具有双级时钟激活功能,在高频时钟稳定化过程中分别提供一个外部低速时钟LSE和片内低速始终LSI(通常为32768Hz),在睡眠模式的最快的唤醒时间达1.2uS。

据中国产业信息网预测,预计2025年物联网连接数将达到251亿台,保持12%以上增长,庞大的物联网应用需求使得超低能耗MCU芯片产品越来越受重视,航顺芯片也紧抓机遇,2021年量产物联网安全世界级超低能耗20nA HK32L家族,并不断完善超低能耗MCU产品线,力图打造nA级超低功耗MCU芯片集群。凭借此重量级“全球超低功耗20nA 物联网MCU航顺HK32L08X”连续两年获得物联网物联之星“年度卓越人物奖”,在物联网大放异彩并获得众多物联网客户采用,赋能全人类,万物互联让智慧生活更美好!

来源:航顺芯片

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围观 24

近年来随着AIOT及物联网大数据技术的发展,丰富了人们生活的同时也带来了极大的便利,在足不出户的情况下就能通过网络远程完成自己的工作,这时候的网络通讯就需要很多的网络节点通过不同的传感器采集相关的数据。在很多的应用场合包括移动产品应用、野外数据采集等就需要使用到低能耗、超低能耗的产品,而作为产品的核心部分的控制芯片-低能耗MCU就显得尤为重要了,既要能及时准确的采集相应数据,也需要有超常的待机时间。

航顺芯片通过多年的技术积累,使用公司独创的超低能耗7nA设计平台研发设计推出了基于ARM Cortex-M0的HK32L08X家族的超低能耗芯片,其性能及能耗均达到行业中国最低能耗。

“世界级超低能耗10nA

HK32L08x家族支持丰富的功耗模式(Sleep、Low Power Run、Normal Stop、Low Power Stop、Standby),特别是拥有航顺TM专利的Low Power Stop模式,为客户提供低至450nA @3.3v,10us快速唤醒的超低能耗性能。HK32L08x家族在shutdown的关机模式下电流低至10nA并可以通过外部引脚唤醒。

“HK32L08X在智能燃气仪表中的应用"
HK32L08X在智能燃气仪表中的应用

产品特点

● 工作电压范围

    单电源域:主电源VDD 1.8 ~ 4.2V、2.7~ 5.5V

● ARM Cortex-M0 Core

    最高时钟频率:48MHz

    24位System Tick计时器

    支持CPU Event信号输入至MCU引脚,实现与板级其它SOC CPU的联动

    SWD调试端口

    支持独立看门狗和窗口看门狗

● 存储器

    高达128KByte的Flash存储器。

        CPU主频不高于24MHz时,支持0等待总线周期。具有代码安全保护功能,可分别设置读保护和写保护;可以加密Flash上存储的指令和数据,防止Flash内容被物理攻击。

        支持ECC功能

    高达20KByte SRAM,没有HW Parity功能

    内置EEPROM可选

● 典型工作电流

    动态功耗:88uA/MHz in Run Mode

    支持LowPowerRun Mode、Normal Stop Mode、Low Power Stop Mode、Standby Mode

● 芯片时钟源

    外部HSE:支持4~16MHz晶振,典型8MHz晶振

    外部LSE:32.768KHz晶振

    内部HSI RC振荡器时钟

        8MHz/16MHz/32MHz/48MHz可配置

    内部MSI RC振荡器时钟

        65.5K/131K/262.1K/524.3K/1.049M/2.097M/4.194M可配置

    内部LSI时钟:40KHz

    PLL 时钟

    支持三个管脚输入时钟

● 芯片内部系统时钟源

    芯片所有时钟源都可选择为系统时钟,包括慢速时钟LSI和LSE。用户可根据应用的功耗和性能要求灵活选择系统时钟。

● 复位

    外部管脚复位

    电源上电复位

    软件复位

    看门狗(IWDT和WWDT)计时器复位

    低功耗模式复位

● 低电压检测(PVD)

    八个等级检测电压门限可调

    上升沿和下降沿可配置

● 一个12位SAR ADC转换器

    高达16个外部模拟信号输入通道

    最高转换器频率:1.14Mbps

    VDDA外部基准电压输入

    支持自动连续转换、扫描转换

● 一个12位DAC转换器

● 二个模拟比较器

● 二个模拟运算放大器

● 温度传感器

    模拟输出内部连接到A/D转换器独立通道

● 支持段式液晶驱动,8Com*28Seg或者4Com*32Seg

● 通用串行通讯接口

    二个USART,支持主同步 SPI 和调制解调器控制,具有 ISO7816 接口、LIN、IrDA 能力自动波特率检测和唤醒特性

    二个UART

    一个LPUART

    二个高速SPI,有 4 至 16 个可编程比特帧,有复用的 I2S 接口

    二个I2C,支持极速模式 (1 Mbit/s),SMBus/PMBus,可从停止模式唤醒

    一个USB2.0 High-Speed Device,支持免晶体应用方案

● 定时器

    TIM1高级控制定时器,有 6 通道PWM输出,以及死区生成和紧急停止功能

    TIM2/TIM3通用定时器

    LPTIM1/2/3低功耗定时器

● 一个蜂鸣器频率发生器

● 通用输入输出IO

    高达51个GPIO引脚,部分IO支持5V Tolerant

    所有GPIO引脚可配置为外部中断输入

    提供最高20mA驱动电流

● 五通道的DMA控制器,支持Timers、ADC、SPIs、I2Cs、USARTs等多种外设触发

● 支持多种安全加密模块

    CRC计算模块

    支持AES128

    支持TRNG

● 定点数除法/开方运算单元

    支持32位定点数除法,可同时得到商和余数

    支持32位定点数高精度开方

● 支持 RTC日历,具有闹钟,可从停止 / 待机状态周期唤醒。集成20字节备份寄存器。

● 支持四个可编程逻辑单元,处理简单的逻辑运算。

● 支持96Bit唯一识别码

● 工作温度范围:-40ºC ~ 85ºC

● 可靠性

    通过HBM2000V/CDM500V/MM200V/LU等级测试

HK32L08x家族应用领域非常广泛,包括物联网低能耗传感器终端、水表、电表、气表、ETC、智能手表、运动手环、无人机飞控、云台控制、玩具产品、家用电器、智能机器人等。

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来源:航顺芯片
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围观 12

据IoT Analytics数据,2022年活跃连接的物联网设备将达到144亿,2025年将增长至270亿。作为物联设备中必不可少的控制与计算的大脑,MCU也将迎来持续增长。Yole最新数据显示,2022年MCU的市场规模预计为200亿美元以上,并且将保持7.1%年复合增长率,于2027年达到300亿美元市场规模。

“Quarterly
Yole development Microcontroller
Quarterly Market Monitor Q1 2022

数百亿的市场背后,蕴含着持续不断的技术创新,从简单控制到IoT大脑,MCU一路高歌猛进,热度不减。

MCU的进化之路:从简单控制到IoT大脑

上世纪60年代末70年代初,微控制器(MCU)的产品雏形出现。早期均是多芯片的方案,从Intel的MCS-4(Micro-Computer Set-4)开始,明确了CPU、RAM、ROM和I/O这样的一个具有通用性的基本系统架构。随后出现的TMS1000,将这四个部分整合在一个芯片中,便成为了历史上第一个真正意义上的MCU。

“Lee
Lee Boysel 组装了一个8 位 AL1 的系统
证明它可以作为微处理器工作

通用型MCU的出现,繁荣了后面50年的电子设备创新,各种品类层出不穷。MCU的功能和规格也随着技术发展、应用需求提升而进化。进入到IoT时代之后,MCU的角色更是成为了端侧的计算中枢,成为端侧的物联生态构建的决定因素。

“连接现实与数字世界"
连接现实与数字世界

如上图所示,典型的IoT应用由感知、计算、执行、连接和安全几部分组成。传感器检测大量的环境信息,将物理世界的模拟信号转换为数字信号数据,传递给后端的MCU中进行计算分析和处理;MCU根据计算结果给出决策信号到后端的执行层;执行层根据MCU给出的动作指令完成相应动作;在整个过程中,必要的数据也会通过无线连接的方式上传到云端进行云AI运算或存储。

从单点的设备到联网的端侧设备,对于MCU提出了更高的要求。纵观整个MCU市场,呈现出以下的技术演进趋势。

第一是对于算力提升的要求,同时也要追求更高的能效比。高端MCU的主频已经提升到GHz级,采用双CPU核的架构,针对不同工作负载实现灵活调度,有的MCU将会集成专用的NPU核来执行特定的AI/ML工作。

第二是无线射频功能的集成,支持例如BLE、Sub-G、Zigbee等无线通信协议。通过内部集成无线功能,简化了系统整体设计,缩减PCB面积,帮助非射频专业开发者在产品中快速构建无线连接。

第三是具备图形交互界面(GUI)的能力。从传统的机械按键+段式LCD显示,到现在的语音控制、图形界面交互控制,人机交互效果越来越友好。MCU需要具备足够的图形处理能力(2.5D、3D图形化加速器),支持不同的接口和显示屏的底层驱动,具备足够丰富的图形库开发资源。

第四是对于安全(Security)的更高要求。设计者开始明确:安全应该是从硬件设计之初就开始考量,而不是仅仅存在于软件层面的安全设计。像Arm在Cortex-M的中引入了Trustzone硬件安全架构,通过硬件隔离实现安全的密钥信息存储。在Trustzone的安全设计基础上,不同MCU中还会集成一系列安全功能,譬如HSM、AES、硬件密钥、双组闪存等等。

第五是强调MCU的整体开发生态,在MCU芯片之上构建较为完整方案加速客户的上市时间。从前端的传感器连接,到后端的上云提供完整的开发链条;一些简单的设计可以通过低代码的图形化开发工具快速完成;提高同一MCU平台上不同型号之间的代码的复用性,缩减用户进行MCU升级时进行代码迁移的成本。

业界领先厂商已经向着上述几个技术趋势去发力,推出符合AIoT时代需求的新一代MCU产品。如下图所示,英飞凌计划将会在下一代MCU产品中提供包括连接、机器学习、人机接口、传感等功能,并提供包括软件硬件参考、安全、IoT云在内的全方案开发平台。

“英飞凌下一代MCU产品"
英飞凌下一代MCU产品

芯片即方案:一颗MCU满足全部IoT应用需求

IoT Analytics总结了2022年物联网的十大技术趋势,其中提到:完备5G基础设施将会加速IoT垂直领域应用发展;IoT将会改变制造业,并成为实现可持续发展的关键技术;云平台商和IT厂商开始竞逐边缘端平台市场;AI变得无处不在,隐形AI在各行各业释放潜能;AI的计算正在向着边缘端拓展,实现端侧部署。

“2022年物联网10大技术趋势"
2022年物联网10大技术趋势

端侧物联网应用需要选择什么样的MCU,才能迎合这样的IoT发展需求?对于开发者而言,在选型的阶段将传统的通用型MCU,替换成选择一颗IoT MCU,可谓整个开发工作已经成功了大半。

PSoC6是一款专门为IoT和消费类应用而生的双核无线MCU,是一款可编程嵌入式系统级芯片解决方案。

首先作为IoT Purpose的MCU,双核的架构设计是其一大特色,用户可以根据不同工作负载动态分配M4核和M0+核的工作任务,M4核专注于高性能计算处理,M0+核则专注于实时监控的工作,例如无线通讯协议的频繁监控采样和回应等工作。M0+作为M4的减压引擎,允许M4进入睡眠状态;这种双核架构实现了功耗和性能的完美平衡。

“”PSoC6
PSoC6 Block diagram

可编程模块是PSoC系列的另一特色,在CPU的外围有12个类似于PLD的可编辑的数字逻辑单元(UDB),这种硬件可编程模块为MCU提供了更高的灵活度,并且可以通过PSoC Creator软件来实现硬件编程,避免HDL的陡峭学习曲线。

无线功能的集成是作为IoT MCU的必要元素,PSoC6支持Bluetooth 5和WiFi无线连接方式,开发者还可以通过可编程硬件模块创建自定义的AFE,并支持产品最后一分钟的设计更改,最大限度地减少PCB的重新设计。英飞凌还提供了AIROC这一Wi-Fi+蓝牙Combo的单芯片方案,可以与PSoC6一起构成更完整的从端到云的无线开发生态。

“AIROC系列无线连接产品"
AIROC系列无线连接产品

在安全性方面,PSoC6内置了IoT安全模块,同时支持多个安全环境,无需额外外部安全存储器或元件,同时集成包括ECC²和AES³在内的多种行业标准密码算法。此外,PSoC64安全系列还经过了PSA二级安全认证,集成了硬件RoT和开箱即用的Amazon FreeRTOS。

“PSoC
PSoC 64 Standard Secure – AWS MCU — PSA Level2认证书

在开发生态方面,英飞凌提供了Modus Toolbox这一跨平台开发工具,提供工程的创建、编辑、编译、调试、烧写等功能,同时它还集成了实时操作系统、硬件外设驱动、无线连接的驱动库和众多的中间件。通过Modus Toolbox软件平台,结合英飞凌的传感器、无线连接、MCU、执行器完整的产品阵营,开发者可以轻松实现从传感器到云端的完整IoT应用开发。

“ModusToolbox跨平台开发工具"
ModusToolbox跨平台开发工具

以上几大特质融合在一起,让PSoC6成为了IoT开发的利器。以智能门锁应用为例,传统方案需要将指纹识别、语音识别、触控、无线连接等多个不同的芯片整合在一起构成一个系统方案;而现在一颗PSoC6就具备了这些功能,极大地简化了开发流程,缩减了整体成本并提高了安全性。

“PSoC6智能门锁应用实例"
PSoC6智能门锁应用实例

从边缘ML到TinyML,将AI的触角拓展到极致边缘端

纵观业界趋势,AI正逐渐向边缘端发展。机器学习(下文简称ML)的训练一般会在云端进行,而ML的推理会越来越多在设备端进行。在边缘端进行ML的处理,可以提高本地的设备响应,减少云端上传的数据带宽,提高本地数据的安全性。当前在一些MCU中也会添加特定的加速器,通过专用算力来进行ML的运算,从而释放CPU的通用算力。

“机器学习从云端向边缘端迁移"
机器学习从云端向边缘端迁移

与智能手机等边缘设备不同,在MCU为计算中心的端侧设备上进行机器学习面临着不小的挑战。这种更边缘侧的机器学习应用需要在本地有限的计算资源上,满足超低功耗的要求(mW级乃至更低)。为了区分,业界将这种更为极致的边缘侧ML称为TinyML。TinyML对接的传感器数据的种类相比边缘ML设备要复杂的多,因此数据的标签化处理工作也更复杂;很多云端和边缘ML上成熟的算法模型因为体积太大,往往也不能直接在TinyML应用中进行部署;软件和硬件的配合也需要有更成熟的方案。大部分IoT设备的开发者并不具备资深的AI/ML的知识,帮助这些开发者越过陡峭的学习曲线,避免繁杂的算法、软件工作,快速实现TinyML的部署,才会迎来IoT应用的新一轮爆发。

为了解决TinyML的应用难题,英飞凌与SensiML携手一起构建了从云端训练、到嵌入式软件开发、再到最终硬件部署的一套完整的边缘侧机器学习应用方案。

“PSoC6,XENSIV和SensiML解决方案"
PSoC6,XENSIV和SensiML解决方案

SensiML致力于为极致边缘的IoT设备构建准确的AI传感器算法。英飞凌的XENSIV传感器捕获原始的传感数据信息;透过SensiML Analystics Toolkit平台的Data Capture Lab进行数据的收集和标签化处理;Aanlystics Studio进行数据清理,生成数据特征和适合PSoC6平台的嵌入式AI模型;Knowledge Pack进行数据特征提取和模型优化,优化好的模型可以在PSoC6的平台进行部署。Test App可以将实时数据导入进行在线模型验证,同时也可以在设备上进行模型验证。

“SensiML工作流程"
SensiML工作流程

SensiML的Analystics Toolkit完善后导出ML模型,通过ModusToolbox将其部署到PSoC6和XENSIV的硬件平台上。

英飞凌与SensiML一起构建了云端训练、嵌入式软件开发和ML硬件部署的垂直开发生态,开发者即使并不是AI/ML的算法研究者,也可以在XENSIV和PSoC6平台上快速构建边缘ML的应用,推进边缘ML的部署。

“用于机器学习前景的ModusToolbox"
用于机器学习前景的ModusToolbox

结语

从通用MCU到IoT MCU,再到具备TinyML特质的IoT MCU,微控制器的发展与整个消费电子设备的演进浪潮休戚相关。单品MCU已经不足以满足当下IoT开发者的需求,选择一颗MCU即选择了一个完整的开发生态。英飞凌构建了包括感知、计算、执行、连接和安全在内的完整的物联网生态,并且通过与SensiML的合作帮助实现物联网的边缘AI部署。

“英飞凌完整一站式物联网解决方案"
英飞凌完整一站式物联网解决方案

当物联网端侧开始拥抱AI,一个全新的IoT局面即将开启。在下一波百亿物联设备的背后,离不开英飞凌的MCU及其全面IoT解决方案的参与。

来源:英飞凌
免责声明: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。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 33

据21ic报道,IoT Analytics数据显示,2022年活跃连接的物联网设备将达到144亿,2025年将增长至270亿[i]。作为物联设备中必不可少的控制与计算的大脑,MCU也将迎来持续增长。Yole最新数据显示,2022年MCU的市场规模预计为200亿美元以上,并且将保持7.1%年复合增长率,于2027年达到300亿美元[ii]市场规模。

数百亿的市场背后,蕴含着持续不断的技术创新,从简单控制到IoT大脑,MCU一路高歌猛进,热度不减。

MCU的进化之路:从简单控制到IoT大脑

上世纪60年代末70年代初,微控制器(MCU)的产品雏形出现。早期均是多芯片的方案,从Intel的MCS-4(Micro-Computer Set-4)开始,明确了CPU、RAM、ROM和I/O这样的一个具有通用性的基本系统架构。随后出现的TMS1000,将这四个部分整合在一个芯片中,便成为了历史上第一个真正意义上的MCU。

通用型MCU的出现,繁荣了后面50年的电子设备创新,各种品类层出不穷。MCU的功能和规格也随着技术发展、应用需求提升而进化。进入到IoT时代之后,MCU的角色更是成为了端侧的计算中枢,成为端侧的物联生态构建的决定因素。

“”图:连接现实与数字世界"
图:连接现实与数字世界

如上图所示,典型的IoT应用由感知、计算、执行、连接和安全几部分组成。传感器检测大量的环境信息,将物理世界的模拟信号转换为数字信号数据,传递给后端的MCU中进行计算分析和处理;MCU根据计算结果给出决策信号到后端的执行层;执行层根据MCU给出的动作指令完成相应动作;在整个过程中,必要的数据也会通过无线连接的方式上传到云端进行云AI运算或存储。

从单点的设备到联网的端侧设备,对于MCU提出了更高的要求。纵观整个MCU市场,呈现出以下的技术演进趋势。

第一是对于算力提升的要求,同时也要追求更高的能效比。高端MCU的主频已经提升到GHz级,采用双CPU核的架构,针对不同工作负载实现灵活调度,有的MCU将会集成专用的NPU核来执行特定的AI/ML工作。

第二是无线射频功能的集成,支持例如BLE、Sub-G、Zigbee等无线通信协议。通过内部集成无线功能,简化了系统整体设计,缩减PCB面积,帮助非射频专业开发者在产品中快速构建无线连接。

第三是具备图形交互界面(GUI)的能力。从传统的机械按键+段式LCD显示,到现在的语音控制、图形界面交互控制,人机交互效果越来越友好。MCU需要具备足够的图形处理能力(2.5D、3D图形化加速器),支持不同的接口和显示屏的底层驱动,具备足够丰富的图形库开发资源。

第四是对于安全(Security)的更高要求。设计者开始明确:安全应该是从硬件设计之初就开始考量,而不是仅仅存在于软件层面的安全设计。像Arm在Cortex-M的中引入了Trustzone硬件安全架构,通过硬件隔离实现安全的密钥信息存储。在Trustzone的安全设计基础上,不同MCU中还会集成一系列安全功能,譬如HSM、AES、硬件密钥、双组闪存等等。

第五是强调MCU的整体开发生态,在MCU芯片之上构建较为完整方案加速客户的上市时间。从前端的传感器连接,到后端的上云提供完整的开发链条;一些简单的设计可以通过低代码的图形化开发工具快速完成;提高同一MCU平台上不同型号之间的代码的复用性,缩减用户进行MCU升级时进行代码迁移的成本。

业界领先厂商已经向着上述几个技术趋势去发力,推出符合AIoT时代需求的新一代MCU产品。如下图所示,英飞凌计划将会在下一代MCU产品中提供包括连接、机器学习、人机接口、传感等功能,并提供包括软件硬件参考、安全、IoT云在内的全方案开发平台。

芯片即方案:一颗MCU满足全部IoT应用需求

IoT Analytics总结了2022年物联网的十大技术趋势[iii],其中提到:完备5G基础设施将会加速IoT垂直领域应用发展;IoT将会改变制造业,并成为实现可持续发展的关键技术;云平台商和IT厂商开始竞逐边缘端平台市场;AI变得无处不在,隐形AI在各行各业释放潜能;AI的计算正在向着边缘端拓展,实现端侧部署。

端侧物联网应用需要选择什么样的MCU,才能迎合这样的IoT发展需求?对于开发者而言,在选型的阶段将传统的通用型MCU,替换成选择一颗IoT MCU,可谓整个开发工作已经成功了大半。

PSoC6是一款专门为IoT和消费类应用而生的双核无线MCU,是一款可编程嵌入式系统级芯片解决方案。

首先作为IoT Purpose的MCU,双核的架构设计是其一大特色,用户可以根据不同工作负载动态分配M4核和M0+核的工作任务,M4核专注于高性能计算处理,M0+核则专注于实时监控的工作,例如无线通讯协议的频繁监控采样和回应等工作。M0+作为M4的减压引擎,允许M4进入睡眠状态;这种双核架构实现了功耗和性能的完美平衡。

可编程模块是PSoC系列的另一特色,在CPU的外围有12个类似于PLD的可编辑的数字逻辑单元(UDB),这种硬件可编程模块为MCU提供了更高的灵活度,并且可以通过PSoC Creator软件来实现硬件编程,避免HDL的陡峭学习曲线。

无线功能的集成是作为IoT MCU的必要元素,PSoC6支持Bluetooth 5和WiFi无线连接方式,开发者还可以通过可编程硬件模块创建自定义的AFE,并支持产品最后一分钟的设计更改,最大限度地减少PCB的重新设计。英飞凌还提供了AIROC这一Wi-Fi+蓝牙Combo的单芯片方案,可以与PSoC6一起构成更完整的从端到云的无线开发生态。

在安全性方面,PSoC6内置了IoT安全模块,同时支持多个安全环境,无需额外外部安全存储器或元件,同时集成包括ECC²和AES³在内的多种行业标准密码算法。此外,PSoC64安全系列还经过了PSA二级安全认证,集成了硬件RoT和开箱即用的Amazon FreeRTOS。

在开发生态方面,英飞凌提供了Modus Toolbox这一跨平台开发工具,提供工程的创建、编辑、编译、调试、烧写等功能,同时它还集成了实时操作系统、硬件外设驱动、无线连接的驱动库和众多的中间件。通过Modus Toolbox软件平台,结合英飞凌的传感器、无线连接、MCU、执行器完整的产品阵营,开发者可以轻松实现从传感器到云端的完整IoT应用开发。

“图:ModusToolbox跨平台开发工具"
图:ModusToolbox跨平台开发工具

以上几大特质融合在一起,让PSoC6成为了IoT开发的利器。以智能门锁应用为例,传统方案需要将指纹识别、语音识别、触控、无线连接等多个不同的芯片整合在一起构成一个系统方案;而现在一颗PSoC6就具备了这些功能,极大地简化了开发流程,缩减了整体成本并提高了安全性。

从边缘ML到TinyML,将AI的触角拓展到极致边缘端

纵观业界趋势,AI正逐渐向边缘端发展。机器学习(下文简称ML)的训练一般会在云端进行,而ML的推理会越来越多在设备端进行。在边缘端进行ML的处理,可以提高本地的设备响应,减少云端上传的数据带宽,提高本地数据的安全性。当前在一些MCU中也会添加特定的加速器,通过专用算力来进行ML的运算,从而释放CPU的通用算力。

与智能手机等边缘设备不同,在MCU为计算中心的端侧设备上进行机器学习面临着不小的挑战。这种更边缘侧的机器学习应用需要在本地有限的计算资源上,满足超低功耗的要求(mW级乃至更低)。为了区分,业界将这种更为极致的边缘侧ML称为TinyML。TinyML对接的传感器数据的种类相比边缘ML设备要复杂的多,因此数据的标签化处理工作也更复杂;很多云端和边缘ML上成熟的算法模型因为体积太大,往往也不能直接在TinyML应用中进行部署;软件和硬件的配合也需要有更成熟的方案。大部分IoT设备的开发者并不具备资深的AI/ML的知识,帮助这些开发者越过陡峭的学习曲线,避免繁杂的算法、软件工作,快速实现TinyML的部署,才会迎来IoT应用的新一轮爆发。

为了解决TinyML的应用难题,英飞凌与SensiML携手一起构建了从云端训练、到嵌入式软件开发、再到最终硬件部署的一套完整的边缘侧机器学习应用方案。

“图:PSoC6,XENSIV和SensiML解决方案"
图:PSoC6,XENSIV和SensiML解决方案

SensiML致力于为极致边缘的IoT设备构建准确的AI传感器算法。英飞凌的XENSIV传感器捕获原始的传感数据信息;透过SensiML Analystics Toolkit平台的Data Capture Lab进行数据的收集和标签化处理;Aanlystics Studio进行数据清理,生成数据特征和适合PSoC6平台的嵌入式AI模型;Knowledge Pack进行数据特征提取和模型优化,优化好的模型可以在PSoC6的平台进行部署。Test App可以将实时数据导入进行在线模型验证,同时也可以在设备上进行模型验证。

SensiML的Analystics Toolkit完善后导出ML模型,通过ModusToolbox将其部署到PSoC6和XENSIV的硬件平台上。

英飞凌与SensiML一起构建了云端训练、嵌入式软件开发和ML硬件部署的垂直开发生态,开发者即使并不是AI/ML的算法研究者,也可以在XENSIV和PSoC6平台上快速构建边缘ML的应用,推进边缘ML的部署。

结语

从通用MCU到IoT MCU,再到具备TinyML特质的IoT MCU,微控制器的发展与整个消费电子设备的演进浪潮休戚相关。单品MCU已经不足以满足当下IoT开发者的需求,选择一颗MCU即选择了一个完整的开发生态。英飞凌构建了包括感知、计算、执行、连接和安全在内的完整的物联网生态,并且通过与SensiML的合作帮助实现物联网的边缘AI部署。

当物联网端侧开始拥抱AI,一个全新的IoT局面即将开启。在下一波百亿物联设备的背后,离不开英飞凌的MCU及其全面IoT解决方案的参与。

[i] 《Number of connected IoT devices growing 18% to 14.4 billion globally》https://iot-analytics.com/number-connected-iot-devices/
[ii] 《Yole Développement - MCU Quarterly Market Monitor Q1 2022 - Product Brochure》https://s3.i-micronews.com/uploads/2022/04/Microcontroller-Quarterly-Market-Monitor-Q1-2022-Product-Brochure.pdf
[iii]《10 IoT technology trends to watch in 2022》https://iot-analytics.com/iot-technology-trends/

来源:美通社
免责声明: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。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 18

近年来随着AIOT及物联网大数据技术的发展,丰富了人们生活的同时也带来了极大的便利,在足不出户的情况下就能通过网络远程完成自己的工作,这时候的网络通讯就需要很多的网络节点通过不同的传感器采集相关的数据。在很多的应用场合包括移动产品应用、野外数据采集等就需要使用到低能耗、超低能耗的产品,而作为产品的核心部分的控制芯片-低能耗MCU就显得尤为重要了,既要能及时准确的采集相应数据,也需要有超常的待机时间。

航顺芯片通过多年的技术积累,使用公司独创的超低能耗7nA设计平台研发设计推出了基于ARM Cortex-M0的HK32L08X家族的超低能耗芯片,其性能及能耗均达到行业中国最低能耗。

“世界级超低能耗10nA

HK32L08x家族支持丰富的功耗模式(Sleep、Low Power Run、Normal Stop、Low Power Stop、Standby),特别是拥有航顺TM专利的Low Power Stop模式,为客户提供低至450nA @3.3v,10us快速唤醒的超低能耗性能。HK32L08x家族在shutdown的关机模式下电流低至10nA并可以通过外部引脚唤醒。

“HK32L08X在智能燃气仪表中的应用"
HK32L08X在智能燃气仪表中的应用

产品特点

  • 工作电压范围
    • 单电源域:主电源VDD 1.8 ~ 4.2V、2.7~ 5.5V
  • ARM Cortex-M0 Core
    • 最高时钟频率:48MHz
    • 24位System Tick计时器
    • 支持CPU Event信号输入至MCU引脚,实现与板级其它SOC CPU的联动
    • SWD调试端口
    • 支持独立看门狗和窗口看门狗
  • 存储器
    • 高达128KByte的Flash存储器。
      • CPU主频不高于24MHz时,支持0等待总线周期。具有代码安全保护功能,可分别设置读保护和写保护;可以加密Flash上存储的指令和数据,防止Flash内容被物理攻击。
      • 支持ECC功能
    • 高达20KByte SRAM,没有HW Parity功能
    • 内置EEPROM可选
  • 典型工作电流
    • 动态功耗:88uA/MHz in Run Mode
    • 支持LowPowerRun Mode、Normal Stop Mode、Low Power Stop Mode、Standby Mode
  • 芯片时钟源
    • 外部HSE:支持4~16MHz晶振,典型8MHz晶振
    • 外部LSE:32.768KHz晶振
    • 内部HSI RC振荡器时钟
      • 8MHz/16MHz/32MHz/48MHz可配置
    • 内部MSI RC振荡器时钟
      • 65.5K/131K/262.1K/524.3K/1.049M/2.097M/4.194M可配置
    • 内部LSI时钟:40KHz
    • PLL 时钟
    • 支持三个管脚输入时钟
  • 芯片内部系统时钟源
    • 芯片所有时钟源都可选择为系统时钟,包括慢速时钟LSI和LSE。用户可根据应用的功耗和性能要求灵活选择系统时钟。
  • 复位
    • 外部管脚复位
    • 电源上电复位
    • 软件复位
    • 看门狗(IWDT和WWDT)计时器复位
    • 低功耗模式复位
  • 低电压检测(PVD)
    • 八个等级检测电压门限可调
    • 上升沿和下降沿可配置
  • 一个12位SAR ADC转换器
    • 高达16个外部模拟信号输入通道
    • 最高转换器频率:1.14Mbps
    • VDDA外部基准电压输入
    • 支持自动连续转换、扫描转换
  • 一个12位DAC转换器
  • 二个模拟比较器
  • 二个模拟运算放大器
  • 温度传感器
    • 模拟输出内部连接到A/D转换器独立通道
  • 支持段式液晶驱动,8Com*28Seg或者4Com*32Seg
  • 通用串行通讯接口
    • 二个USART,支持主同步 SPI 和调制解调器控制,具有 ISO7816 接口、LIN、IrDA 能力自动波特率检测和唤醒特性
    • 二个UART
    • 一个LPUART
    • 二个高速SPI,有 4 至 16 个可编程比特帧,有复用的 I2S 接口
    • 二个I2C,支持极速模式 (1 Mbit/s),SMBus/PMBus,可从停止模式唤醒
    • 一个USB2.0 High-Speed Device,支持免晶体应用方案
  • 定时器
    • TIM1高级控制定时器,有 6 通道PWM输出,以及死区生成和紧急停止功能
    • TIM2/TIM3通用定时器
    • LPTIM1/2/3低功耗定时器
  • 一个蜂鸣器频率发生器
  • 通用输入输出IO
    • 高达51个GPIO引脚,部分IO支持5V Tolerant
    • 所有GPIO引脚可配置为外部中断输入
    • 提供最高20mA驱动电流
  • 五通道的DMA控制器,支持Timers、ADC、SPIs、I2Cs、USARTs等多种外设触发
  • 支持多种安全加密模块
    • CRC计算模块
    • 支持AES128
    • 支持TRNG
  • 定点数除法/开方运算单元
    • 支持32位定点数除法,可同时得到商和余数
    • 支持32位定点数高精度开方
  • 支持 RTC日历,具有闹钟,可从停止 / 待机状态周期唤醒。集成20字节备份寄存器。
  • 支持四个可编程逻辑单元,处理简单的逻辑运算。
  • 支持96Bit唯一识别码
  • 工作温度范围:-40ºC ~ 85ºC
  • 可靠性
    • 通过HBM2000V/CDM500V/MM200V/LU等级测试

HK32L08x家族应用领域非常广泛,包括物联网低能耗传感器终端、水表、电表、气表、ETC、智能手表、运动手环、无人机飞控、云台控制、玩具产品、家用电器、智能机器人等。

来源:航顺芯片
免责声明: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。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 32

经历了2021的全球缺芯潮,我们迎来了2022 年,今年,世卫组织认为新冠疫情会得到控制,随着疫情影响减弱,以及AIOT、智慧家居市场、老年健康市场走热,半导体产业会有哪些新的变化?电子创新网采访数十位半导体高管,并以"行业领袖看2022”系列问答形式向业界传达知名半导体眼中的2022 ,这是该系列第五篇报道---来自Silicon Labs首席技术官Daniel Cooley的答复。

“Silicon
Silicon Labs首席技术官Daniel Cooley

1问、回顾2021 ,贵司有哪些亮点表现?

Daniel Cooley回答:Silicon Labs在2021年将基础设施与汽车业务出售给了Skyworks,从而转型为纯粹专注于物联网的公司,并期许成为提供安全、智能无线连接解决方案的领导企业,以通过不断创新、集成并结合物联网(IoT)产业生态链来保持高速的增长。

在2021年,我们带有Secure Vault安全技术的EFR32第二代无线平台率先获得PSA 3级认证,并荣获全球及国内多个行业大奖。公司主办的第二届Works With物联网开发者大会在全球共吸引了近8,000名行业人士共襄盛举,针对客户和开发者提供了趋势和技术交流的渠道,也成为了领先中国物联网企业向世界展示公司创新的舞台。更联手CSA联盟和亚马逊、苹果及谷歌等大厂致力推展Matter物联网统一标准,并开放超过20%源代码,成为芯片行业中为该标准提供最多代码的贡献者。

同时,Silicon Labs正在从销售单独的产品转向提供完整的产品加服务,从而在产品使用过程中创造持续的价值。Silicon Labs在继续提供最优、最全面的无线连接和安全解决方案的同时,推出了独家的一体化软件开发工具包(Unify SDK)和定制化元件制造服务,与更多的合作伙伴携手推动物联网创新发展。

2问、对于2022 ,您认为有哪些行业热点会激发对半导体的需求?

Daniel Cooley回答:5G、人工智能(AI)、汽车、物联网(IoT)、以及正在兴起的元宇宙等等,都离不开半导体产业的发展,也会给半导体产业带来新的发展动力。目前,物联网已进入繁荣发展时期,其拥有成熟的技术和蓬勃兴旺的生态系统。即使在这个充满挑战的时代,物联网等市场仍然为半导体产业带来了巨大的机遇。到2023年,全球的微控制器(MCU)出货量预计将达到300亿颗,并且没有放缓的迹象。

如今,物联网除了已经进入智能家居领域,以及逐渐增加的智慧城市领域,全新的、创新的商业和工业物联网应用正在推动物联网市场向前发展。从零售到医疗保健,从能源到制造,各行各业都在利用物联网的价值来提高生产率、可持续性和运营安全性。也就是说,数字化转型和智能化落地,将推动半导体产业继续保持高速发展。

3问、对这些新的点,贵司有什么产品布局和应对策略?

Daniel Cooley回答:Silicon Labs在十多年前就开始着眼于物联网。我们对技术进行了投资,并携手志同道合的客户一起开展创新,同时我们围绕着拥有巨大潜力的智能联网设备建立起了一个生态系统。在广大用户、Silicon Labs和同行的努力下,物联网终于到了大发展的阶段。在推动物联网技术走向普及应用的同时,Silicon Labs立足长远做了以下几项布局:

在物联网领域,无论从传感器、边缘到云的哪个环节,先进的信息安全技术对所有人都是一种基础技术。早在2020年初,Silicon Labs就宣布推出了Secure Vault安全功能新套件,以帮助可连接设备制造商应对物联网(IoT)中不断升级的安全威胁和监管压力。随后,带有Secure Vault安全技术的Wireless Gecko Series 2平台通过了业内等级最高的PSA 3级安全认证,大大降低了物联网安全漏洞和知识产权受损的风险。

在2022年及以后,安全的物联网解决方案会变得越来越重要,Silicon Labs通过设计来集成网络安全功能。在2021年9月,我们推出了自己的定制化元件制造服务(CPMS),允许设备制造商在工厂中定制其所使用的Silicon Labs硬件产品(无线SoC、模块、MCU)。这从本质上为芯片(以及使用它的任何设备)提供了信任根,可以支持客户在芯片出厂前安全地配置芯片。

这样,客户就不仅可以在芯片的整个生命周期中对其进行追踪,而且可以在物联网产品的整个生命周期为其提供可靠的身份认证和验证。该服务凭借新增的、业界首创的定制式物联网设备身份注入凭证,加强了我们的Secure Vault物联网安全技术。它可以防止攻击者使用联网产品作为网络切入点。服务中还包括专用的长期软件开发工具包支持,可以覆盖长达10年的物联网产品生命周期。

4问、2022 年,您认为客户对半导体产品会有哪些新的需求?

Daniel Cooley回答:从零售到医疗保健,从能源到制造,数字化转型正在推动各行各业都需要不断创新的半导体产品来提高生产率和可持续性。除了我们前面提到的在2022年及以后,安全的物联网解决方案会变得越来越重要之外,我们认为新的、具有更高互操作性、可靠性和安全性的物联网通信协议,以及对泛在人工智能/机器学习的支持,将会是市场对半导体产品提出的新需求。

由CSA联盟发布,亚马逊、苹果、谷歌和Silicon Labs等公司参与发起的

互联互通,它提供跨物联网网络、生态系统和设备的互操作性、可靠性和安全性的特性,它是一种建立在现有IP连接协议之上的连接标准,可实现跨物联网系统(包括嵌入式设备、移动应用程序和云服务)的无缝通信。Silicon Labs为Matter物联网统一标准开放了超过20%源代码,成为芯片行业中为该标准提供最多代码的贡献者。

此外,机器学习方面的进展正在打开通往崭新未来的大门且将影响深远。用户可以从边缘的机器学习中获得诸多好处。机器学习算法可以训练模型,评估模型本身的性能,并进行预测,这是非常令人兴奋的。在我们的世界中,机器学习应用可以在生活舒适化应用场景所使用的微型设备上运行,这些应用场景包括预测性维护、楼宇自动化、音频分析的配置,以及自主操作的视觉和运动检测等。

5问、贵司在2022年的产能情况如何?

Daniel Cooley回答:不出意料,全球半导体短缺的新闻已经蔓延充斥在各种媒体上,从汽车交付的延迟到消费产品更高的价格等等,其影响更已逐渐渗透到我们的日常生活当中。一方面,芯片短缺显示半导体在全球经济中发挥的关键作用,迫使物联网参与者适应并提供新的方法来满足客户的期望。在Silicon Labs,我们将继续与客户携手合作,确保我们能优先倾听并了解他们的需求,然后继续投入产品开发。倾听客户需求是不可或缺的,因为我们首先必须了解让我们发展到此一阶段的要素,以避免重蹈历史覆辙。

6问、预计2022年全球半导体市场将继续增长,营收将突破6000亿美元以上,在这样的背景下,您认为中国本土公司和国外公司该会如何竞合?

Daniel Cooley回答:我们看到许多芯片厂商进入了物联网市场,而现在该市场将进入整并阶段。

物联网和半导体领域的增长势头将带来两方面的影响:一方面,我们将看到一些企业的价值大幅增长;而另一方面,则会导致其他公司退出市场竞逐。当企业收入增加时,预算也得以提升,这会使得新入局者难以获得立足之地——除非他们能够承担自己入局的成本。许多公司将寻求通过并购来提高利润率,并从由此产生的规模经济中获益。

你无法通过细分市场赢得胜利。物联网设备不会在单一协议上运行,占主导地位的厂商将会在其产品组合中涵盖所有无线技术选项。在Silicon Labs,我们用了十年的时间来做到支持每一种无线技术,成为了全球最早推出多协议物联网芯片平台的企业。借助近期发布的一体化软件开发工具包(Unify SDK),我们也有望在行业中起到重要的桥梁作用,支持全球包括中国厂商在内的物联网云服务和平台开发人员在他们的设备中设计各种功能,从而协助他们在现有和未来的无线协议之间实现互操作。

新的一年即将到来并有望成为芯片供应商的转捩点。技术已经成熟,时机也已成熟。很快,物联网、边缘和网络技术的优势将对所有行业产生影响——当然,提供安全性仍是实现一切的首要任务。(完)

注:Matter是一个智能家居开源标准项目,由亚马逊、苹果、谷歌、ZigBee联盟联合发起,旨在开发、推广一项免除专利费的新连接协议,以简化智能家居设备商开发成本,提高产品之间兼容性。2021年5月11日,CHIP更名为Matter,ZigBee联盟也更名为连接标准联盟。

来源:电子创新网张国斌
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今天,我们将进入“计算”这一环节,看看英飞凌如何担当物联网的“大脑”。

“英飞凌覆盖物联网的五个关键环节:感知、计算、执行、连接、安全"
英飞凌覆盖物联网的五个关键环节:
感知、计算、执行、连接、安全

我们知道,“大脑”是人的指挥中枢,负责处理各种信息并做出决策。人们用 “无头苍蝇”来比喻没有目标方向的乱动乱撞,也说明思维出现混乱,行动也就乱了阵脚。在物联网中,一颗“清醒”和“精确”的大脑也尤为重要,它会处理传感器采集的各种复杂的信号,并生成指令,交由物联网进入“执行”环节。

“英飞凌微控制器,驱动物联网的关键“大脑”"

在物联网中,负责计算的部件叫做微控制器(MCU),它通过收集、协调、处理、分析传输数据,可让产品变得智能。英飞凌提供基于32位Arm®架构、32位TriCore™架构和其它架构的广泛MCU。2020年英飞凌收购赛普拉斯以后,英飞凌的微控制器产品组合中增加了PSoC®系列低功耗和高性能MCU,使得客户能够更容易地将英飞凌产品部署到物联网中。

微控制器,让汽车有了“特异功能”

MCU在各类产品中的应用无所不在,无论是路上的汽车,还是家里的空调和智能门锁,以及数不胜数的各类工业产品。它们就像是植入这些产品的“微电脑”,专门处理传感器采集而来的各种信号与数据。例如,英飞凌携手Reality AI打造了一套能让车辆拥有听觉能力的先进传感解决方案,这一方案能让汽车“听到”视线范围之外的动静,从而发出预警。

“英飞凌微控制器,驱动物联网的关键“大脑”"

该解决方案基于XENSIV™ MEMS麦克风,并结合AURIX™微控制器(MCU)及Reality AI的“Automotive See-With-Sound”(SWS)系统打造而成。

放下麦克风和SWS暂且不表,AURIX™微控制器(MCU)在这一方案中负责处理来自外界的音频信号。英飞凌可扩展的MCU系列提供从一核到六核的选择范围,内存高达16MB,能达到ISO26262 2018标准的ASIL-D功能安全等级,并满足EVITA的全面网络安全标准。AURIX™ TC3x还能够让汽车厂商灵活的在先进驾驶辅助系统(ADAS)应用中添加XENSIV™ MEMS麦克风。

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除此之外,英飞凌AURIX™还提供一系列安全功能,包括内置于芯片中的专用安全管理单元(SMU)、适用于恶劣汽车环境的多种功能,以及成熟可靠的计算平台等。设计概念和原型能轻松地从台式机迁移到该嵌入式解决方案,为影响安全的关键ADAS功能提供可靠内核。同时,AURIX™系列还通过硬件安全模块(HSM)提供网络安全性,防止外部攻击。

微控制器,让空调节能静音

不止是汽车,微控制器在空调等家电设备中也发挥着重要作用。空调的核心部件是压缩机,空调的控制设计与节能主要也基于压缩机,它同时也是空调最耗电的部件。为了让空调省电,直流变频空调应运而生,它可以根据室内温度,将压缩机的转速调整到适当水平,从而达到低能耗、低噪音的效果。

“英飞凌微控制器,驱动物联网的关键“大脑”"

机智的你大概想到了,变频空调需要一个优秀的电机管理系统,通过电机控制模块和电源智能管理,精确控温,降低能耗。这里说说我们PSoC 4家族4100S芯片(请注意,赛普拉斯已经被英飞凌收购了哟),有多款变频空调都采用了它。

PSoC 4具有高度可编程的灵活性,并且融合了ARM Cortex-M0+高性能处理核心,成为了高度可扩展的处理器平台。针对电机控制,结合PSoC 4的硬件和软件,英飞凌提供了完整的一站式解决方案,可以帮助工程师更加直观、快捷地开发电机控制系统,在性价比、性能、功耗等方面也优势显著。

“英飞凌微控制器,驱动物联网的关键“大脑”"

这么小巧的一块芯片,究竟怎么撑起复杂的电机控制系统呢?原来:

  • PSoC4片内集成了丰富的片内模拟和数字功能,简化了控制系统的软件设计,并且提高了可靠性。对电机电流的采样,监控和保护可以完全集成到PSoC4片内完成,使过流检测反应速度更快,并且进一步降低了成本。另外,不需要外部模拟运放和比较器件,这也节省了可观的成本。

  • ARM Cortex-M0+处理器内核不仅能够快速完成电机的闭环速度调节和控制运算,其内部集成的高级定时器(TCPWM)可以实现更快速、更方便的三相SPWM波形输出控制,简化了控制系统的软件设计,也提高了可靠性。 

  • PSoC4也提供了相应的空调变频风机和变频压机的全套解决方案。方案集成了领先的FOC电机控制算法和系统功能,可以减少电机开发时间,让产品快速上市。

凭借灵活性和高集成度,PSoC 4100S系列适用于对成本敏感的批量产品,已经广泛应用于家电的主控以及工业控制。除了变频空调,很多变频洗衣机、洗碗机等家电也同样采用了PSoC 4100S系列芯片来控制核心电机。

单芯片智能门锁方案,一“芯”可以多用

“英飞凌微控制器,驱动物联网的关键“大脑”"

智能门锁凭借“没有忘带钥匙的烦恼”而受到市场的追捧,基于英飞凌PSoC 6的超级单芯片门锁方案也是“明星”方案,其主要特点是高集成度、高安全性、低功耗以及方案成熟。传统的智能门锁方案需要五六颗芯片来满足蓝牙、语音提示、触摸控制、指纹识别、逻辑管理等功能的需求,芯片多往往意味着故障率和成本也会升高。而英飞凌的方案只用了PSoC 6一颗芯片就实现了上述功能,这颗芯片采用Arm Cortex-M4和M0+双核架构,其中,M4核集成指纹识别的算法、进行语音提醒真人发声的语音处理;M0负责蓝牙、触摸、RFID刷卡和开门控制等逻辑控制,一“芯”多用的好处真是有点“罄竹难书”啊!

读完这篇文章,奇怪的知识又增多了吧?所以,当你下次在屋里一边吹着空调的凉风一边看着电视,当你一边坐在沙发上刷手机一边等待洗衣机完工,当你的家宴结束正把一桌子碗筷塞入洗碗机的时候,你会不会灵光一闪,冒出一句:哎哟,幸亏这些家伙有“脑子”呀!不然,可苦了我!

来源:英飞凌
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