MCU

MCU是Microcontroller Unit(微控制器单元)的缩写,它是一种集成了中央处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出端口(I/O)、定时器(Timer)、串行通信接口(UART、SPI、I2C等)和其他外围设备控制器的单个芯片。MCU通常用于嵌入式系统中,用于控制各种电子设备和系统。

由于其集成度高、体积小、功耗低以及成本相对较低等特点,MCU被广泛应用于各种嵌入式系统中,例如智能家居设备、医疗设备、汽车电子系统、工业自动化等。MCU的选择通常基于应用的需求,如处理性能、功耗、外设接口等因素。

7月8日,2024慕尼黑上海电子展electronica China在上海新国际博览中心拉开序幕,作为全球电子行业的盛会,汇聚了国内外众多优质电子企业,为业界呈现一场前所未有的科技盛宴。

雅特力携高性能AT32 MCU与应用方案齐亮相,呈现了多款电机控制、工业控制、汽车电子、智能家居、消费、商务,及新能源等应用方案。现场人流攒动、氛围热烈!

多元产品布局 助力产业升级与智能化发展

随着科技的不断发展,市场对多元化MCU产品的需求日益增加。雅特力紧跟市场动态,积极应对变化,不断研发并推出符合市场需求的高性能MCU产品,以满足产品日益增长的性能要求与应用场景,此次会场展示了多款近期推出的AT32系列MCU产品。

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AT32F402/F405主流型MCU,内建独立的HS USB OTG(内建PHY,F405 only)与FS USB OTG,满足电竞市场、工业自动化、USB周边、物联网(IoT)及消费性电子等各种需高运算、高速USB应用需求;AT32L021低功耗系列MCU,最小封装面积仅3x3mm,深睡眠(Deepsleep)下电流约9uA,唤醒时间低于17us,待机模式(Standby)下电流仅为1.2uA,有效延长电池寿命,是便携式设备和物联网应用的理想选择。

此外,针对汽车电子市场的严苛要求,雅特力还推出了AT32A403A与AT32A423车规级MCU,这两款产品均通过了AEC-Q100认证,确保了其在复杂环境下的稳定运行,为汽车电子系统的安全性与可靠性提供了坚实保障。

面对未来市场需求的进一步拓展,雅特力持续加大研发投入,致力于推出更多具有创新性和竞争力的MCU产品。在本次展会现场,首次预告了两款即将面世的新品,雅特力近期将推出AT32M412/M416电机专用MCU,这两款产品集成2个比较器(CMP)和4个运算放大器(OP)(支持PGA模式),专为家电设备、工业设备、逆变器等电机或电源应用场景设计,将为用户带来更加精准、高效的电机控制体验。同时,AT32F455/F456/F457主流型MCU也将面世,它们不仅配备了CAN-FD接口(仅限F456)和USB OTG功能,还提供了144pin大尺寸封装选项,可广泛应用于扫地机,充电桩,DTU,HMI,PLC,安防,数字对讲机,电机控制,车载娱乐,网关等多个领域,满足市场对高性能、多功能MCU的需求。

雅特力以持续的技术创新,不断推动MCU技术的发展和应用领域的拓展,打造多元化的产品布局,进一步推动产业升级和智能化进程。

应用方案展示 

此次会场,雅特力展示了车载智能座椅、汽车定位报警器、汽车氛围灯控制器、攀爬车电调、编码器、洗衣机、电竞键鼠、数字对讲机等多款应用产品,为用户创造更加便捷、舒适、智能的生活体验。

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8k高速键盘及鼠标

采用雅特力AT32F405高速USB微控制器,集成独立的FS和HS USB OTG,内建高速USB PHY,大幅提升电竞键鼠反应速度和精准度,还提供封装尺寸最小为4 x 4mm,可满足各类小体积无线USB Dongle需求。

可实现有线或无线的高Report Rate,最高可达8k Report Rate的速率;通过拓展外部RF可实现三模连接,即USB+BLE+2.4G模式。

攀爬车电调

采用雅特力AT32F421系列超值型MCU,具有高PWM频率与高PWM解析。

智能化扭矩输出,低速时具有极佳线性和大扭矩,满足车辆低速攀爬的同时也可满足暴力启动抬头、直线高速等需求,在玩具车竞赛中表现优异。

车载智能座椅

采用了雅特力新推出的车规级AT32A403A系列芯片,通过AEC-Q100车规级可靠性认证。

车载座椅可根据乘客体型、坐姿的变化,感知压力分布,进行自适应调节座椅;四向压感头枕可以自动识别乘员头部位置,智能调节头枕高度。

来源:AT32 MCU 雅特力科技

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7月8日,慕尼黑上海电子展(electronica China)在上海新国际博览中心盛大开幕,珠海极海半导体有限公司(以下简称“极海”)携60余款产品隆重亮相(展位号:E4馆4610),全面展示了极海在汽车电子/工业与能源/电机控制等领域创新产品布局和MCU+全套解决方案,满足不同客户应用需求。

紧跟需求

驱动智能驾驶功能再进阶

在汽车电子芯片及应用展区,极海重点展示了专为智能车灯照明系统设计的首款GALT61120汽车前灯LED矩阵控制芯片以及扩容升级版G32A1465汽车通用MCU,展出了OBC/充电桩、前照流水灯/尾灯、ADB前灯控制模块、超声波传感器模块等解决方案,这些产品均符合AEC-Q100车规可靠性认证标准,致力于满足日益丰富的智能驾驶创新应用需求。

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技术驱动

全方位赋能工业新质生产力

面向工业能源领域,极海展出全球首款基于Cortex®-M52内核的G32R5系列实时控制MCU以及基于APM32工业级微控制器展出多款方案演示,包括数字电源、微型逆变器、伺服控制器、绝对值编码器等,全方位赋能工业新质生产力,推进工业和能源领域的绿色化、低碳化和高质量发展。

针对电机市场,极海展出新品GHD3440系列电机专用栅极驱动器及APM32M3514系列电机控制专用SoC,展示覆盖水泵/风机、电动工具、园林工具、实验室离心机等重点解决方案,有助于缩短工程师设计流程,加速产品上市进程。

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极海MCU+

赋能智慧未来

在智慧家庭展示区域,围绕极海APM32 MCU和电机控制专用产品,重点展示破壁机、滚筒洗衣机、高速吹风筒、吸尘器/扫地机等应用解决方案,为智能化生活持续赋能。

在智慧出行展区,极海展示了覆盖两轮车BMS、电动车仪表、助力车控制器等应用解决方案,满足智慧出行不断增长的创新需求,为用户提供良好的出行体验。

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极海全域布局,跨代创新,以MCU+布局在细分领域持续发力,聚焦汽车电子、工业与能源、智慧家庭、智慧出行等领域,为客户提供丰富的产品组合及稳定可靠的应用解决方案。

来源:Geehy极海半导体

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围观 13

RA0E1产品组是瑞萨RA家族入门级简易MCU,具有出色的成本效益和超低功耗特性。它集成Arm® Cortex®-M23内核,内置高达64KB的闪存,具有1.6V到5.5V的宽工作电压范围,可提供高达32MHz的CPU性能。

RA0系列非常适合成本敏感型以及需要电池供电的应用,如低功耗、低成本的消费电子产品、小家电系统控制、工业系统控制和楼宇自动化。今天将为您介绍4款基于RA0E1的解决方案:家用水泵、浴室异味检测器、公共建筑暖通空调环境监测模块、门禁系统中的体温测量。

RA0E1产品优势

超低的功耗操作:

  • 工作电流为2.7mA/32MHz

  • 待机电流低至200 nA

  • 并具有小于1.6微秒的快速唤醒能力

超低成本:

更高的集成度和经过优化的外围设备,专为入门级、低成本应用开发。

易于使用:

瑞萨MCU家族统一的开发平台,包括免费使用一流的HAL驱动程序代码。其在瑞萨MCU之间可以直接移植。价格更低的快速原型评估板 。

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RA0E1框图

RA0E1主要功能

  • 32 MHz Arm Cortex-M23内核

  • 高达64KB闪存和12KB SRAM

  • 1.6V至5.5V的宽电压范围

  • ±1%高精度、高速片上振荡器

  • 可选16引脚和32引脚LQFP及BGA封装

更多RA0E1信息请访问:

RA0E1 

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/ra0e1-32mhz-arm-cortex-m23-entry-level-ultra-low-power-general-purpose-microcontroller 

下面为大家介绍4款RA0E1解决方案

01、家用水泵

该家用水泵参考设计包含低功耗RA0E1微控制器(MCU)、光电耦合器、比较器及栅极驱动器。比较器可以比较并放大来自水位传感器的信号数据。光电耦合器和栅极驱动器能够防止高电压对系统造成影响。可接受来自电机的信号并对电机进行高效率的控制。

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系统优势

  • RA0E1提供低功耗、低成本、低噪音水泵方案

  • 瑞萨电子的光电耦合器和栅极驱动器与逆变器相结合,带来高效率

  • 该系统可以提供紧凑、高效且环保的解决方案

了解此解决方案的更多信息,请访问:

https://www.renesas.cn/cn/zh/applications/industrial/appliances/household-water-pump 

02、浴室异味检测器

RA0E1与瑞萨电子的ZMOD4410空气质量传感器、HS3003温湿度传感的组合使用户能够对浴室中的气体进行检测。异味水平、温度和湿度值可以通过使用蓝牙®模块的便携式设备进行监测。传感器板上的所有电源由ISL9001A高性能LDO和单节锂离子电池提供。

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系统优势

  • 低功耗RA0E1 MCU 和蓝牙(LE)模块通过低功耗蓝牙控制系统和无线通信

  • 包括一个高性能/高输入电压充电器和低输入电压/高PSRR LDO,适用于集成解决方案

  • ZMOD4410气体传感器模块是一个软件可配置的平台,适用于室内空气质量检测应用

了解此解决方案的更多信息,请访问:

https://www.renesas.cn/cn/zh/applications/industrial/appliances/bathroom-odor-detector 

03、公共建筑暖通空调环境监测模块

瑞萨电子暖通空调环境监测模块专为监控公共建筑(PBAQ)的空气质量而设计。低功耗RA0E1微控制器(MCU)与室内空气质量传感器、湿度/温度传感器及风速传感器等组合,测量空气和声音状况,并通过多种通信设备(包括 LTE、Wi-Fi 和低功耗蓝牙®)有效地传输收集到的信息。

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系统优势

  • RA0E1 MCU出色的低功耗特性,通过与其他低功耗设备(传感器、通信和电源系统)的组合,可以最大限度地延长电池寿命

  • 使用高性能高精度传感器测量空气状况:

室内空气质量传感器

湿度和温度传感器

风速传感器

  • 高精度声音和噪声测量功能

了解此解决方案的更多信息,请访问:

https://www.renesas.cn/cn/zh/applications/industrial/building-automation/hvac-environment-monitor-module-public-buildings 

04、门禁系统中的体温测量

低功耗RA0E1 MCU与TOF接近传感器、温度传感模块等组成体温测量系统。该系统是一种测量身体热量的健康安全的方法。与普通的红外线非接触式温度计相比,它们的测量距离更长(>50cm)。该解决方案的用户可以准确且快速地测量体温,并且能够轻松地将其集成到访问控制系统中。该系统集成了ToF(time of flight)接近传感器,可同时进行精确的人体距离测量。该参考设计配备了高性能LDO,提供了可靠的电源系统。

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系统优势

  • RA0E1提供低成本,低功耗和高性能的MCU控制系统

  • 高性能的LDO是集成解决方案的一部分

  • 飞行时间IC可实现高精度距离测量

了解此解决方案的更多信息,请访问:

https://www.renesas.cn/cn/zh/applications/industrial/building-automation/access-control-body-temperature-measurement 

了解更多的RA0E1信息及RA产品解决方案,请访问:

RA0E1

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/ra0e1-32mhz-arm-cortex-m23-entry-level-ultra-low-power-general-purpose-microcontroller 

采用Arm® Cortex®-M内核的RA系列32位MCU

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus 

来源:瑞萨嵌入式小百科

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围观 9

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7月5日,德国莱茵TÜV集团(以下简称“TÜV莱茵”)向芯驰科技MCU芯片的功能安全软件库FuSaLib颁发ISO 26262 ASIL D/IEC 61508 SIL 3功能安全产品认证,芯驰科技软件研发副总裁韩向阳先生与TÜV莱茵大中华区工业服务与信息安全副总经理杨家玥女士共同出席了颁证仪式。

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在MCU芯片及其MCAL(微控制器抽象层)软件分别获得TÜV莱茵的ASIL D产品认证后,FuSaLib再次获得最高等级的功能安全认证,这代表芯驰的MCU产品已经获得了权威机构的全方位功能安全认证,能够给客户提供完整的、高可靠的系统级功能安全支持。

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在颁证仪式上,TÜV莱茵大中华区工业服务与信息安全副总经理杨家玥表示:“芯驰科技与TÜV莱茵在功能安全领域长期深度合作,我们很荣幸地见证了芯驰多年来以最严格的安全标准,不断完善其芯片产品的软硬件功能安全建设,展现出一家头部车规芯片企业的专业实力与强大的产品开发和管理能力。”

芯驰科技软件研发副总裁韩向阳表示:“TÜV莱茵通过在功能安全领域的丰富经验为企业提供高质量的测试认证服务,是芯驰在安全领域重要的合作伙伴。在TÜV莱茵的助力下,芯驰MCU产品以软硬件全方位功能安全引领行业标准,为客户提供值得信赖的产品和解决方案。”

芯驰E3系列MCU芯片是高性能、高可靠车规控制芯片,面向智能化、电动化趋势下的新一代智能车控核心应用,E3系列全面覆盖区域控制、车身控制、电驱、BMS电池管理、智能底盘、ADAS智能驾驶等核心应用领域,已在近20款主流车型上量产,出货量超150万片。

来源:芯驰科技SemiDrive

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毫米波雷达,指的是工作在毫米波波段的雷达,透过天线发射毫米波,及接收障碍物反射回来的讯号,来计算出与目标的相对速度、距离以及角度。毫米波雷达主要分24 GHz、60 GHz、77 GHz和79 GHz车载毫米波雷达的发展。这里主要讲的是24 GHz,60 GHz毫米波雷达在智能家居上的应用。

24 GHz毫米波雷达就广泛地用于智慧家居、智能门锁等等。60 GHz雷达除了上述应用外,也适合做一些生命特征感测,用以侦测心跳及呼吸。在智能家具高速发展的如今,毫米波雷达应用在被应用智能家居中跟随,手势识别控制等高新技术已经走进我们的日常生活,给我们生活带来了极大的便利。

M481ZGCAE

针对毫米波雷达同时该应用需要一款高运算力小体积低功耗的MCU对于毫米波雷达传感器实现实时控制、数据储存、串口通讯、信号处理和电源控制等功能。

采用新唐M481ZGCAE型号用于毫米波雷达控制,M481ZGCAE型号规格如下:

内核/主频: Cortex-M4, 192 MHz

Flash: 256 KB

RAM: 128 KB

外设: UARTx8 chs, SPIx2 chs, I2Cx3 chs

模拟: ADC 12-bitx10 chs, DACx1, ACMPx2

封装: QFN33 (5x5 mm)

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小封装 M4 MCU

新唐推出QFN33 5mmx5mm 小封装MCU M481ZxxxAE、M463YGCAE,基于Cortex-M4核最高200 MHz主频、最高512 KB Flash、最大160 KB SRAM (M481) 、最多8+1路LPUART、高达4路SPI (M463) 、最多5路I2C (M463)、可以运行FFT算法。

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来源:新唐MCU

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移动机器人的应用场景日益增多,覆盖工业自动化到服务型机器人等领域。保障移动机器人的操作安全可靠至关重要,因为它们承载的任务更加复杂,且运行环境不可控。 

恩智浦新一代MCX系列微控制器助力应对机器人安全挑战。MCX MCU基于高性能Arm Cortex-M33内核,具有先进的错误检测和纠正功能,非常适合开发开发对可靠性和安全性要求极高的移动机器人。 

移动机器人常见的可靠性和安全问题

移动机器人搭载的电子系统允许机器人感知周围环境、进行智能决策,并精确控制自身的动作。然而,移动机器人在执行任务时可能会面临极端温度、振动和电磁干扰等多种挑战,随着时间的推移,这些压力源会导致机器人的内存出现错误和损坏。考虑到移动机器人预期使用寿命较长,确保电子组件长期的可靠性至关重要。 

移动机器人的内存错误可能导致各种可靠性和安全性问题。机器人控制固件中的位翻转也可能导致执行错误的指令,进而引发意外行为。传感器数据损坏,可能导致解读错误,让机器人做出错误的决策。电机控制出错可能会导致机器人进行计划之外的运动,或者对机器人本身或其周围环境造成损害。 

在安全关键应用中,例如在人类周围工作的移动机器人,此类故障可能带来严重的后果。为了确保移动机器人的操作安全可靠,必须采取严密措施规避内存错误。 

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MCX面向闪存和RAM的纠错功能

恩智浦MCX A系列微控制器包含几个关键功能,可用于检测和纠正内存错误。MCX A内置了高达128KB的闪存,具有纠错码 (ECC) 功能 (参见MCX A参考手册,第4.5节)。MCX N系列闪存最高达2MB,带有ECC功能。闪存的每个128位字包含额外的9位ECC数据。 

ECC是指在每个数据字旁边存储额外冗余位的技术。每次数据读取时,额外冗余位将重新生成ECC位,并与原先存储的ECC进行比较,从而验证数据的完整性。如果重新生成的ECC位与存储的ECC位不匹配,则意味着存在错误,ECC能够纠正该错误。单个比特出错时,ECC能确定具体的出错比特。但出现双比特错误时,ECC只能检测,不能纠正。 

如果微控制器检测到ECC错误,则系统控制器 (SYSCON) 模块会生成总线故障或使用中断来处理该错误。灵活的故障处理能力允许开发人员根据自己的具体应用自定义处理方式。 

MCX A还提供32KB的片上SRAM,其中有一个8KB的块 (RAMA0) 具有ECC功能,能够进行单错误纠正和双错误检测 (参见SEC-DED——MCX A参考手册,第9.1.2节)。当配置为ECC时,MCX N系列提供高达416KB的RAM,在VBAT模式下,其中的32KB RAM可以保持数据不丢失。该功能可保护关键的运行时数据,如传感器输入和算法状态变量。微控制器中部署了一个错误报告模块 (ERM),可提供全面的错误报告和控制功能。ERM从ECC逻辑捕获并记录错误事件,为监测内存子系统的健康状况提供清晰的视图。开发人员可以利用错误信息进行诊断和预测性维护。 

错误注入模块 (EIM) 在读取具有ECC功能的RAM时具有注入错误的能力,可实现自我诊断。这种自检功能允许开发人员进行定期自检,确保微控制器的可靠运行。 

除了ECC之外,MCX A系列还包括一个内存块检查器 (MBC),为不同内存区域的读、写和执行权限提供运行时安全控制 (参见MCX A参考手册,第45.1节)。通过定义内存访问策略,MBC可以防止非法的内存访问。 

MCX纠错技术提升机器人的可靠性

MCX的多种纠错功能相互配合,共同提升移动机器人的可靠性与安全性。通过自动纠正闪存中的单比特错误,MCX能够保持机器人控制固件的完整性。这种完整性可防范机器人执行可能引发非预期行为的错误控制逻辑。 

此外,MCX还具备检测双比特错误的能力,这一功能对于机器人的安全运行和可靠性至关重要。尽管双比特错误无法被纠正,但其检测机制有助于防止使用可能损坏的指令或数据。一旦发现双比特错误,机器人便能够平稳过渡到安全状态,有效避免可能的危险或故障。 

MCX的ECC将其内存保护功能扩展到闪存以外的SRAM。MCX A的8KB RAMA0 SRAM块集成了ECC功能,而MCX N可以将RAMG和RAMH存储块重新用于ECC校正,提供高达416KB的ECC RAM存储空间。ECC RAM支持对运行时数据进行单比特纠错和双比特错误检测。该功能可保护关键数据,如传感器读数、控制输出和中间算法变量,免受可能导致机器人感知、规划和控制逻辑不一致的单比特错误。通过保持这些运行时数据的完整性,MCX的SRAM ECC有助于确保机器人在态势感知和决策制定过程中的精准性和可靠性。MCX N还提供了高达32KB的ECC RAM,在VBAT模式下可保留数据,即便在低功耗状态亦能确保关键信息的安全。 

MBC通过采取内存保护策略提供额外的安全层。它可以阻止非法的内存访问,有助于抑制可能的故障发生,并防止因故障导致机器人的行为不受控制。 

最后,ERM支持基于数据驱动的机器人维护。它能够记录内存错误事件,实现机器人电子组件的健康状态监测。纠正错误的频率增加可能表明即将发生故障,机器人可得到主动维护。 

应用场景示例

以在工业环境中工作的移动服务机器人为例。机器人必须自主导航,在执行任务时避开障碍物和人。 

然而,工业环境可能具有挑战性,设备会产生电磁干扰 (EMI)。这些干扰随时间累积,可能会在机器人的内存中引发比特错误。

MCX的ECC将检测并纠正由EMI引起的任何单比特错误,确保机器人正确执行其控制逻辑。面对更为严重的双比特错误,MCX也能够及时发现并阻止使用受损的数据,从而使机器人能够安全地进入关断状态。

在这些事件中,MCX的ERM将记录发生的错误。维护人员可以监测ERM日志,观察任何潜在故障的迹象。通过主动维护机器人,可以最大限度地减少停机时间,同时提高安全性。

MCUXpresso开发人员体验

恩智浦提供低成本的FRDM开发平台,可使用MCX快速进行原型设计。FRDM开发板具有标准规格和接头,便于连接MCU的输入/输出端口,并内置了MCU-Link调试器,带有USB-C线缆。

恩智浦的GitHub还允许访问应用示例,可以使用应用代码中心门户 (ACH)访问这些示例。MCUXpresso IDE和MCUXpresso for VS Code内置了ACH浏览功能,开发人员可以轻松搜索可用的演示和示例,并在直接加载项目使用之前按设备、应用技术或外设/功能进行筛选。 

扩展板中心 (EBH) 是NXP SDK Builder网站的扩展,开发人员可以在其中找到恩智浦及其合作伙伴提供的一系列附加板,以扩展所选评估板的功能。该中心提供直观的筛选功能,可快速查找板和可用的支持软件。开发人员可以将他们的板与不同类型的扩展板配对,以评估特定用例或应用程序并进行快速原型设计。 

恩智浦赋能安全可靠的移动机器人

移动机器人自动化程度日益提高,确保其操作的可靠性和安全性变得尤为关键。如果忽视这一点,复杂的操作环境所引发的内存错误可能会导致机器人出现预期外的行为。 

恩智浦的MCX系列微控制器具有纠错功能,可满足对可靠性有着严格要求的机器人。MCX系列不仅提供了ECC保护的闪存和SRAM,还包括了运行时内存访问控制和错误事件的日志记录,为内存错误构建了多重防护屏障。 

对于致力于提升移动机器人可靠性和安全性的设计人员来说,恩智浦MCX值得考虑。恩智浦MCX具有先进的架构和全面的功能集,为开发可靠的自动机器人提供强大平台。

本文作者

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Altaf Hussain ,恩智浦半导体运输与移动细分市场市场总监。Altaf在企业、服务提供商和工业应用的应用工程、产品营销和业务开拓方面拥有30多年的经验。他目前担任恩智浦运输与移动部门的负责人,该部门专注于移动机器人、机器视觉和仓库物流自动化领域。Altaf致力于制定系统解决方案,帮助客户借助自主移动机器人加速自动化进程。他拥有英国伦敦南岸大学的电气与电子工程学士学位。

来源:NXP客栈

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Holtek新推出脉搏血氧仪32位MCU HT32F59045,采用Arm ® Cortex ® -M0+内核,具有高度集成、高精准度、低噪声等特点,适用于血氧仪等产品。

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HT32F59045系统资源包含64KB Flash程序存储器、8KB RAM,内建模拟前端电路,可软件动态调整发射端电流强度及接收端信号感度,并能去除直流信号保留交流血氧信号,提升血氧测量精准度,更适合低血流灌注指数(Perfusion Index,PI)的血氧测量应用。同时具有高精准度气泡,提高测量心跳准确度。支持多种通信接口,包含I²C、SPI、UART与USART,方便外接OLED显示模块。

HT32F59045具备容易实现产品调校/标定的功能,能简化开发及生产。封装提供46针QFN。

来源:Holtek

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全新的MCX A系列融合了恩智浦通用MCU的特点,适用更为广泛的通用应用,实现了低成本,低功耗,高安全性和高可靠性。MCXA153是MCX A系列的第一款产品,已于2024年1月份上市,为低成本入门MCU应用提供了丰富的功能和特性。后续MCX A系列还会继续推出新产品,为客户提供持续的硬件和软件的可扩展升级路径。

系统启动(System Boot)是指MCU从复位到执行应用主程序Main函数的整个过程,它涉及到客户产品开发调试,系统稳定性和后续软件升级,MCXA153的系统启动还包含了信息安全(Security),包括生命周期管理(Lifecycle Management)、代码保护禁读(Read Out Protection)等特性。

今天,我们来一起了解一下MCXA153的系统启动。

MCXA153的系统启动三部曲   

1. ROM启动:在MCU复位后,将首先执行MCXA153 ROM中的代码

2. 扩展引导程序启动:ROM启动完成后,跳转到扩展引导程序(Extended Bootloader)

3. 跳转到用户应用程序

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图中虚线箭头表示扩展引导程序和用户应用程序可以调用ROM提供的Flash API,来操作Flash,用户应用程序也可以调用runBootloader API来跳转到ROM当中。   

ROM启动   

在MCU复位之后(包括上电复位POR、复位引脚引起的复位、深度掉电模式唤醒复位等),MCU将首先进入ROM启动流程。ROM启动将完成以下功能:

  • 检查生命周期 Lifecycle

  • 通过调试接口处理调试邮箱请求(Debugger Mailbox)

  • 通过MBC配置Flash的访问权限 (读、写、执行权限)

  • 根据唤醒源执行代码完整性检查

  • 在跳转到扩展引导程序之前,隐藏ROM启动关键部分

详细的ROM启动流程如图所示,蓝色箭头表示默认的执行流程,一开始,ROM将执行初始化,并检查扩展引导程序是否存在,然后检查MCU的生命周期,ROM将根据唤醒源,检查扩展引导程序的CRC,用于检测程序的完整性。CRC检查之后,ROM将检查用户程序的堆栈指针(SP)和程序(PC)是否合法,然后隐藏自己并跳转到扩展引导程序。 

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扩展引导程序启动  

扩展引导程序是将ROM中的部分功能分离出来,放在IFR0 (Implicit-protected Flash Region)区域,在NXP工厂生产时烧录,从NXP出厂后,无法被删除或修改。扩展引导程序主要功能是ISP (In System Programming),可通过ISP接口(USB、LPUART0)更新Flash中的用户应用程序固件。

具体的扩展引导程序启动流程如图所示,首先进行初始化并检查唤醒源,如果MCU不是从深度掉电(Deep Power Down)模式唤醒,它将初始化MCU。接下来如果ISP引脚是低电平,它将进入ISP路径,更新用户应用程序固件。如果ISP引脚为高电平,则跳转到正常启动路径,跳转到用户应用程序。

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今天给大家介绍了MCX A153的系统启动,后续我们将继续深入,为大家带来更多详尽,专业的特性介绍,帮助大家对MCX A系列有个快速而全面的了解,敬请期待!

来源:恩智浦MCU加油站

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一辆传统燃油车需要大约500到600颗芯片,轻混汽车大约需要1000颗,插电混动和纯电动汽车则需要至少2000颗芯片。

这就意味着在智能电动汽车快速发展的过程中,不仅对先进制程芯片需求不断增加,而且对传统芯片需求也会持续增加。MCU就是这样,除了单车搭载的数量在不断增长,域控制器也带来了对高安全、高可靠、高算力MCU的新需求增长。

MCU,Microcontroller Unit,中文称单片微型计算机/微控制器/单片机,将CPU、存储器、外围功能整合在单一芯片上,形成具有控制功能的芯片级计算机,主要用于实现信号处理和控制,是智能控制系统的核心。

MCU和汽车电子,工业,计算机和网络,消费电子,家电和物联网等我们生活和工作密切相关,汽车电子是汽车电子中最大的一个市场,全球范围内汽车电子所占比例高达33%。

MCU结构

MCU主要由中央处理器CPU、存储器(ROM和RAM)、输入输出I/O接口、串行口、计数器等构成。

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CPU:Central Processing Unit,中央处理器,是 MCU 内部的核心部件,运算部件能完成数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送操作,控制部件则按照一定时序协调工作,分析并执行指令。

ROM:Read-Only Memory,是程序存储器,用来存放由制造厂家写好的程序,信息以非破坏方式读取,所保存的数据在掉电时不会消失,MCU根据预先编制的程序进行处理。

RAM:Random Access Memory,是数据存储器,与 CPU 直接进行数据交换,掉电后该数据不能保持。程序运行时可随时写和读,一般用作操作系统或者其他运行程序临时数据存储介质。

CPU和MCU的关系:

CPU是运算控制的核心。MCU除了CPU之外,还包含ROM或RAM等,是芯片级芯片。常见的还有SoC(System on Chip),中文叫片上系统,它是一种系统级芯片,可以存储和运行系统级代码,运行QNX、Linux 等操作系统,包含多个处理器单元(CPU+GPU+DSP+NPU+存储+接口单元)。

MCU的位数

位数是指MCU每次处理数据的宽度,位数越高意味着MCU数据处理能力就越强,目前最主要的是8、16、32位三种,其中32位占比最多且增长迅速。

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在汽车电子应用中,8 位MCU成本低、便于开发,目前多用于比较简单的控制方面,例如照明,雨刷,车窗,座椅以及车门等车身域控制。但对比较复杂的方面,例如仪表显示,车载娱乐信息系统,动力控制系统,底盘,驾驶辅助系统等等,主要是32位,且随着汽车电动化、智能化、网联化的迭代进化,对MCU的运算能力要求也越来越高。

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MCU车规认证

MCU供应商在进入OEM的供应链体系前,一般需要完成三大认证:设计阶段要遵循功能安全标准 ISO 26262,流片和封装阶段要遵循AEC-Q001~004和IATF16949,以及在认证测试阶段要遵循AEC-Q100/Q104。

其中,ISO 26262定义了ASIL四个安全等级,从低到高分别为A、B、C和D;AEC-Q100 分为四个可靠性等级,从低到高分别为 3、2、1和0。AEC-Q100 系列认证一般需要1-2年的时间,而ISO 26262的认证难度更大,周期更长。

MCU在智能电动汽车产业的应用

MCU在汽车产业中的应用非常广泛,例如前表就是从车身附件、动力系统、底盘、车载信息娱乐、智能驾驶等板块都得到了应用。随着智能电动车时代的到来,人们对MCU产品的需求将更加旺盛。

电动化:

1、电池管理系统BMS:BMS需要对充放电、温度、电池间均衡进行控制,主控板需要一颗MCU,每个从控板也需要一颗MCU;

2、整车控制器VCU:电动汽车能量管理需要增加整车控制器,同时需要配备32位高阶MCU,其数量根据各厂的方案不同而不同;

3、引擎控制器/变速箱控制器:存量替换,电动汽车逆变器控制MCU替代油车的引擎控制器,因电机转速高,需通过减速器进行减速,它所安装MCU控制芯片代替油车变速箱控制器。

智能化:

1、当前国内汽车市场还停留在L2高速渗透阶段,从综合成本与性能考虑,OEM增加ADAS功能仍然采用分布式架构,随装载率提高,对传感器信息处理的MCU也相应增多。

2、由于座舱功能日益增多,更高新能的芯片作用越来越重要,对应的MCU地位有所下降。

工艺制造

MCU本身对算力要求优先,对先进制程要求不高,同时其内置的嵌入式存储自身也限制了MCU制程的提升,所以目前车规MCU工艺节点以40nm以上成熟制程为主,一些较先进车用MCU产品使用28nm制程。车规芯片规格以8英寸晶圆为主,一些厂家特别是IDM已经开始移植到12英寸的平台上。

目前28nm和40nm工艺是市场主流。

国内外典型企业

与消费及工业级MCU相比,车规级MCU在运行环境,可靠性及供货周期等方面都有更高的要求,另外车规级MCU具有相对更高的认证门槛,认证时间较长,准入困难,因此总体上MCU的市场格局比较集中,2021年世界前五名的MCU企业占比就达82%之多。

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当前,我国车规级MCU尚处于导入期,供应链本土化和国产替代化具有很大的潜力。

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来源:汽车电子学堂

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简 介

先楫半导体为客户提供了480MHz - 1GHz的不同主频高性能MCU,适用于不同高算力、实时控制要求的场合。在电机、电源应用场合,需要us级响应和运算,对响应时间的一致性、快速性都有非常高的要求。随着MCU主频提高,MCU的存储方式和总线频率也更加多样化,先楫MCU中内部有ILM、DLM、AXI_SRAM、flash等多种存储空间,但同时不同存储需要的时钟也不同,给软件工程师设计带来很大困扰。先楫在官网已经提供了优化DSP和FFT运算、使用片上SRAM等相关应用文档。

本文重点简述基于电机、电源应用的具体代码优化方案。

1、ILM程序优化

以下展示的是HPM6280的系统框图

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CPU内部包含了ILM、DLM、cache,这些内存都可达 600Mhz主频。AXI总线上有AXI_SRAM和ILM_SLV、DLM_SLV,访问频率可达200MHz,总线宽度64bit,可以cache缓存。XPI接口为QSPI总线,最高频率133Mhz,双沿采样,通常只有4bit宽度。其中AHB总线还有32kbyte SRAM,但主要用于外设存储,这里不做赘述。

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实际应用中程序都会放到flash中存储,而XPI的接口速度极大限制了代码执行效率。此外,由于XPI接口是可以cache缓存,导致XPI执行时cache命中和没有命中的运行时间差别非常大,代码一致性很差。为了方便客户使用,可以生成工程时选用debug/release模式,指定程序在ILM中执行。随后通过先楫manufacture tool可以实现镜像功能,即生成在从FLASH 加载的RAM启动镜像。通过这种方式实现代码完全在ILM中执行。

镜像助手可将SDK中的debug/release 构建的应用转化为FLASH启动镜像。

关键参数:

  • 固件首地址相对容器首地址偏移

  • 加载地址

  • 入口点地址

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2、SEGGER编译优化在AXI_RAM执行

由于ILM空间限制,很多电源或电机复杂应用无法将程序全部放到ILM中执行,会导致因读取存储速度限制了CPU算力。 

HPM6200、HPM6E00系列在AXI总线的大容量SRAM可以配置成程序存储,其中HPM6260、HPM6E60还可以将CPU1的ILM、DLM配置到AXI总线上,基本满足了绝大部分应用。AXI RAM主频可达200Mhz,64bit位宽,有cache缓存,可以大大减少程序读取对CPU性能的影响。 

segger编译器可以自动生成flash加载到RAM的拷贝代码,只要在linker文件中配置相应特性,不需要额外修改flash拷贝代码。 

在linker文件中重新划分AXI RAM,增加代码区域。在软件中指定代码生成后存放区域。 

通过SDK GUI直接指定修改后的linker文件,即可实现代码在ILM+AXI RAM中执行。

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代码指定区域可以通过SEEGER IDE批量指定文件或文件夹的程序放置区域,也可以在函数名前面增加函数宏定义。

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3、GCC编译优化在AXI_RAM执行

先楫产品支持Andes加速指令,可以加速三角函数、指数运算等复杂运行速度,但同时需要GCC编译器支持。 

在linker文件中重新划分AXI RAM,增加代码区域。在软件中指定代码生成后存放区域。

与segger编译器不同,GCC编译需要增加额外代码实现flash加载到RAM的拷贝,需要修改相应的reset.c文件。 

支持Andes加速指令需要引用hpm_math.h库文件,会调用libdspf.a、libdspd.a、libdsp.a等封装库。由于封装库非明文代码,无法通过常规方法指定代码存放区域,导致调用该代码时会因代码放置在flash降低整体执行速度。需要在linker文件中额外配置响应代码区域分配。 

GCC编译后无法像segger一样编译后通过图形显示生成代码的占有率,且map文件阅读性差。对gcc编译的map文件需要引用AMAP.EXE工具。

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GCC编译需要增加额外代码实现flash加载到RAM的拷贝,相应代码位于 SOC/HPM6XXX/TOOLCHAINS/GCC/reset.c 中。

在reset.c中函数c_startup实现flash到RAM程序的拷贝。 

程序运行时,会以start.s开始,进入main函数之前先调用c_startup 函数完成程序搬移,在客户的应用代码中不会因程序放置位置不同而增加额外操作。

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4、优化小知识

segger编译器会将所有常数默认为定点数,即使该常数为小数,也需要在对应常数前加强制浮点转换或者在常数后面加“f”做说明。 

函数的inline定义在optimization level=0时是无效的,需要把优化等级设为1或更高。 

建议将常用函数或变量通过attribute属性定义到“.fast”和“.fast_ram”。 

先楫MCU为多总线系统,当CPU读写外设时会有时钟同步问题,建议在配置外设时尽量提高外设频率,减少时钟同步延迟。 

HPM6260以及HPM6E60可以通过ILM_SLV、DLM_SLV接口可以将CPU1的内部存储作为AXI_RAM使用。

来源:先楫半导体HPMicro

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