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。

直接存储器访问(DMA)控制器,可以在内存和/或外设之间传输数据,而不需要CPU参与每次传输。合理利用DMA控制器,可以减轻CPU的负担。本文通过介绍DMA结构与工作原理,以及两种模式(兵乓模式与多数据包缓冲传输模式),来看看使用DMA如何提高MCU效率。

DMA结构与工作原理

先进的DMA控制器,如STMicroelectronicsSTM32F4系列中包含的控制器,可以通过灵活的数据流分配和传输管理功能进一步减轻CPU的负担。

如图左侧所示,来自8个不同的通道DMA请求,并到仲裁器上,从而建立优先级(编号较低的输入通道,具有较高的优先级)。然后激活最高优先级的传输,传输到图中右侧的两个AHB 主设备(存储器端口和外设接口),提高了外设到存储器传输的效率。这可能是DMA在基于CPU的设计中最常见的情况。

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图 1.   STM32F4系列DMA控制器(图片来源于STMicroelectronics)

为每个路径分配单独的FIFO,如图1中间所示,允许针对每个外设接口的特性调整FIFO特性。例如,FIFO的阈值级别(请求传输的深度)可以单独设置为FIFO大小的¼,½或¾。这允许低速通道等待,直到FIFO几乎满了才进行传输,以最小化开销。更快的通道会更早地启动传输,可能只有一半大小,以避免FIFO溢出。

我们来通过一个实例,来看看DMA怎么工作的。

实例:“使用 STM32 来控制 NeoPixels LED”

硬件部分采用 STM32 开发板,与 NeoPixel LED灯带矩阵等相连接。

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RGB NeoPixels实际上是WS2812智能控制LED。下面是WS2812 LED的3字节数据协议的结构,分别代表绿红蓝三个信息。

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图 2.  WS2812 LED的3字节数据协议的结构

使用计时器来PWM控制波形,然后配置DMA使CPU高效并且易于实施。

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图 3.   WS2812 LED的0和1位的计时图

在软件中,配置DMA, 选择了“TIM2_CH3/UP”, 将方向改为“内存到外设”, 同时,将优先级改为“非常高”,最后保存.ioc 文件,以生成项目代码。

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图 4.   配置DMA流,以便有效更新PWM信号的占空比

更多内容请看下面文章:使用 STM32 来控制 NeoPixels

DMA的两种模式

合理使用两种DMA模式(兵乓模式与多数据包缓冲传输模式),可以帮助提高MCU效率。

USB外设是一个很好的外设示例,早期的USB实现的最大吞吐量只有1.5 Mb/秒。随着更高性能的标准版本的出现。比如要接近12 Mbit/s全速USB标准的理论最大值。我们来看看,数据传输方面DMA如何帮助提高MCU效率!

我们以MicrochipATXMEGA16D4-MH举例。

01、兵乓模式

之前通常使用单个存储器缓冲区进行外设数据传输。如果数据缓冲区已满,MCU将响应NAK(否定确认)消息。接收到NAK后,主机将等待并稍后重试传输。它将继续重试,直到MCU能够成功接收数据。

ATXMEGA16D4-MH使用乒乓模式来消除这个问题。乒乓模式使用两个存储单元(memory banks)进行数据传输。当一个存储单元满时,主机可以将数据传输到另一个存储单元。在两个存储单元之间交替传输可以避免复审,并提高整体数据带宽。

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图 5.  乒乓模式提高了效率(图片来源于Microchip)

此外,如上图所示,以乒乓模式还使MCU有更多时间来处理数据。如图所示,没有乒乓,CPU只能处理传输之间的数据。使用乒乓模式,CPU可以在传输周期的一部分时间内处理数据,并降低NAK被要求“赶上”数据处理要求的可能性。

02、多数据包缓冲传输模式

另一个很有用的模式,可以让MCU的数据传输更高效。这个特性叫做“多数据包缓冲传输模式”。如果你要通过USB端口传送的数据包,超过了全速USB的BULK传输模式所允许的最大值(64字节),那么就可以用上这个模式。以前,你需要在主机上把数据包分成小块,然后在接收端把它们合并,这会增加中央处理器(CPU)的负担。不过现在,多数据包缓冲功能加入了USB设备,它会在数据包超过USB标准大小时自动帮你分割和合并数据。重要的是,这个模式还能减少中断的次数,因为只有在整个传输结束后才需要中断CPU。这意味着,CPU可以处理其他任务,或者进入休眠模式,直到整个传输完成并且准备好处理。

总结

合理利用DMA控制器,可以减轻减轻CPU的负担,事半功倍。结合“乒乓缓冲”和“多传输模式”,你可以把传输的带宽从基准BULK传输模式的5.6 Mb/s提升到8.7 Mbits/s,这是一个不小的提升。更重要的是,在使用这两个功能的情况下,CPU的负担从基准的46%降低到只有9%。这两个功能的结合,不仅在性能上有所改进,而且还能节省能源。

来源:得捷电子DigiKey(作者:Alan Yang)

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围观 121

问题概述

客户使用IDE CS+ CACX编译瑞萨RL78系列MCU R5F1027A,出现报错信息,code flash无法分配。而实际使用的flash 约10K还远不到16K。为什么R5F1027A(flash空间16K)使用的code flash不到16K就出现添加新代码后编译,提示无法分配的错误?

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分析

1、经过排查没有对IDE编译环境CS+ CACX做特殊的设置,在项目代码比较少的情况下,编译也正常。

2、针对提示的错误信息,尝试屏蔽不同的软件函数,发现需要减少较多的软件代码,编译才恢复正常。

3、多次尝试后发现flash空间在超过8K左右后,会出现编译错误。

4、查看项目的HEX文件。发现flash地址从0x0C57,到0x1FFF的空间都是填充的FF,也就是这段flash空间没有使用到。

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5、查看map文件,发现和HEX文件相吻合,@@CODEL代码flash段是从0x20C6开始分配的,也就是代码段分配在16K空间的后面8K。这样前面的flash空间有13A9字节,将近5K没用上。

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6、分析确认到原因后,要想办法解决,多次尝试无果,再分析map文件。发现分配的代码段@@CODEL,从0x20C6开始是跟@@CNST 这个常量的段是相邻的。

7、想办法尝试改变@@CNST的地址分配,看看@@CNST的地址改变,是否会影响@@ CODEL代码段的地址分配。

8、把@@CNST这个常量的段,通过添加DR文件,设置到后面地址0x3C00后,发现编译正常了。

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结论

查看生成的HEX文件,发现前面的flash空间0x0C57也用上了,问题得到解决。

通过和同事交流,以及多番查阅IDE的HELP文档,分析了解各个代码段@@XXXX的含义,解决了客户端遇到的问题。

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打开进入瑞萨中文论坛了解更多信息:

https://community-ja.renesas.com/zh/forums-groups/mcu-mpu/

来源:瑞萨MCU小百科

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围观 91

杭州微秦科技的MQ32F0X0系列,内嵌低功耗32位CPU核,从客户需求出发,以电机控制的创新技术来定义的电机控制MCU芯片。该系列满足电机客户在各种高中低性能应用场景下性能及高性价比需求,从而降低技术研发门槛,并大大缩短新产品的开发周期。该系列简单灵活,使用友好,能大大降低客户的研发和管理成本。芯片内部集成了微秦领先业界的无感FOC单元(sensorless FOC)、运算放大器、比较器、高速乘法/除法器、12位高速多通道ADC、SPI & UART & I2C通讯、高级定时器等功能,可以为绝大多数电机控制应用场景提供系统级的解决方案。

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MQ32F0X0的内置无感FOC电机控制算法单元性能优于全球业界最先进的性能指标,全面支持单电阻、双电阻等各种应用场景,客户可以自由选择,主要针对BLDC & PMSM & ACIM电机。MQ32F0X0的无感FOC对电机参数具备高度兼容性,其自适应能力可以无缝兼容因电机制造缺陷等原因而引发的参数变化及外在信号干扰,从而具备高度鲁棒性和超强抗干扰能力。

性 能 优 势

  • 调速范围广(满载100:1)

  • 3+倍速弱磁

  • 静音的快速初始位置辨识

  • 低速大扭矩性能卓越

  • 定向准确(效率高和带突变负载能力强)

  • 抗干扰能力强

  • 最高电机转速可支持30万rpm以上

特   点

  • 48Mhz主频

  • 专属的高性能电机控制无感FOC算法,性能领先全球业界

  • 可灵活配置的外围资源

  • HALL和编码器接口

  • 12位多通道ADC, 并集成运放和比较器

  • 高速乘法/除法器

  • SPI & UART & I2C

  • 多路增强型PWM信号发生器

应    用

  • 消费类电机:洗衣机、空调、冰箱、电瓶车、滑板车、电风扇、吸尘器、高速吹风机、电动工具、搅拌机、破壁机、抽油烟机、扫地机器人等

  • 工业电机:压缩机、泵、风机等

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来源:微秦科技

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来源:电子工程专辑(作者:邵乐峰)

微控制器(MCU)在生活中的应用非常广泛,各种家电设备、消费电子、工业和车载电子几乎都离不开MCU芯片。但工业级MCU与消费级MCU最大的区别是品质要求不同:前者对产品的稳定性、可靠性、一致性要求更高,需要更强的抗静电能力、更优的抗浪涌电压与浪涌电流能力、更宽的工作温度范围,以及更长的使用寿命。这也被兆易创新产品市场总监金光一视作“高品质MCU”所必须具备的“硬指标”。

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1、高品质MCU的四大标准

兆易创新从2013年起步,10年间将GD32 MCU家族的规模扩充到41个系列、500余种产品型号,围绕Arm内核成功构建起了完整覆盖高中低端市场的通用MCU生态体系,持续夯实服务通用市场客户的能力和基础。金总介绍道,兆易创新正在持续收集并评估来自工业市场各种应用场景的需求,打造高品质高标准的MCU产品。

工作温度范围更宽

一般而言,消费级MCU只要保证0℃至70℃能正常工作即可过关。但所有GD32 MCU产品均为工业级-40℃至85℃,并可扩展至105℃。车规级可承受工作温度范围为-40℃至125℃,且在此条件下芯片可以稳定工作10年至15年以上,以避免出现严重问题导致整个系统停机。

优异的静电防护(ESD)和高抗干扰性

静电放电通常被认为是电子产品质量最大的潜在杀手。因此,静电防护自然也成为电子产品质量控制的一项重要内容,相关产品在静电防护设计上的差异体现了企业的定位与可靠性设计水平。

失效率更低

高品质MCU主要应用于工控、家电、汽车领域,由于产品迭代周期长,对芯片质量要求很高。失效率通常要低于100ppm,远超普通消费级MCU标准,融入功能安全设计理念,支持过流过压等功能性保护和加密纠错等安全功能。

出色的稳定性和一致性

在严格的质量标准体系管理下,确保同一批次产品在出厂时具备同样的稳定性和一致性,以确保产品在任何复杂恶劣应用场景下都能够稳定工作。在开发、制造、储运,到客户端应用等阶段,兆易创新故障分析(FA)团队对所有的可能性缺陷进行根本原因分析,并将分析结果和改进举措贯穿到各流程中,进而提高产品质量和可靠性。

而更具挑战的,则是在实际应用场景中,以上四种要求可能往往同时出现。这意味着,如果一家MCU厂商没有深厚的技术储备,缺乏应用场景验证经验,产品可靠性、安全性技术迭代方向也不清晰,将很难获得持续向前的发展动能。

2、打造出色的原厂“软”实力

对通用MCU行业来说,除了衡量是否具备可持续的新品拓展能力外,客户看重的另一面则是原厂的“软”实力,包括研发投入能力、品控能力(良品率、产品一致性、可靠性)、质量体系建设、产品生命周期内的售前售后服务支持、稳定供货保障能力等等。

因此,虽然有了高品质产品的认定标准,但如何设计、制造并筛选出高品质MCU,成为摆在兆易创新面前一个最现实的问题。“高品质MCU产品的整套生产过程管理分为三个层面,对IC设计公司来说,起始阶段的设计和验证环节的品质管理最为关键。”金总介绍,通过优化设计、灵敏度分析、计算机仿真模拟等一系列方法,研发工程师会提前分析预判芯片可能出现的失效模式,并采用对应方案加以规避,走好良率提升的第一步。

在工艺层面,通过与主流晶圆厂、封测企业合作,兆易创新具备了工艺先进性与生产可靠性的保障。考虑到工业设备或汽车对于元器件高可靠与低缺陷的要求,工业级/车规级MCU在出厂之前还需要专门针对严苛应用环境做针对性设计与筛查,如高精度时钟、自校准功能等。为此,兆易创新斥资搭建了通过CNAS(中国合格评定国家认可委员会)、 ILAC(国际实验室认可合作组织)认证的自主检测实验室,可从事包括高低温冲击、电气特性、失效分析、EMI抗干扰在内的一系列可靠性测试,可按国际标准开展7*24小时检测和校准服务。这是很多厂商所不能比拟的,也是兆易创新有能力服务全球客户的必备基础。

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自2008年以来,兆易创新已先后取得了国际标准化组织(ISO)质量管理体系(ISO 9001)和环境管理体系(ISO 14001)认证。在汽车质量管理体系领域,遵循IATF 16949标准,功能安全管理体系也已经取得了SGS颁发的ISO 26262 ASIL D标准认证,满足汽车应用领域的严苛要求。公司还获得了邓白氏DUNS认证。

得益于此,兆易创新近年来已经在欧洲、美国、新加坡、日本、韩国等多地设立了分支机构,相关的产品规划、量产规模、质量体系、交付效率、技术支持、服务配套等国际化服务能力均得到了大幅增强,国际知名客户在公司的需求占比逐年提升。

同时,考虑到半导体产业是一个周期性很强的产业,为了确保稳定的供应,兆易创新还实施了多产线资源的供应链战略。无论是前端的晶圆厂还是后端的封测厂,都可以国内/海外多元化同步生产,以确保产能的最大化和弹性化。

近年来,随着市场竞争的加剧和供货周期的起伏,行业中存在着使用未经三温测试、失效分析等可靠性验证的芯片产品以次充好的乱象。这些不良芯片在功能测试阶段不一定能查出异样,直到客户正式量产上机后才会发现问题,这可能会导致严重的品控风险,甚至是召回损失。兆易创新以严格的质量管理承诺,向市场提供可信赖的高品质MCU产品,服务于越来越多的全球品牌客户,并达成战略合作意向,持续提升市场份额。

3、高品质MCU的应用之路

新能源、数据中心、家电、工业、LED照明、数字电源、编码器、电机驱动、汽车……高品质宽温MCU的应用领域远比我们想象中的丰富。虽然这些产品的成本可能会更高,但如果没有它们的保障,严酷环境产生的任何一个微小故障都会导致灾难性事故。

工业

随着低碳发展战略成为国家战略,以风电、光伏、水电、新型储能技术为代表的新能源电力体系正快速上升为我国能源结构主体。数据表明,风电、光伏行业要完成2030年总装机容量12亿千瓦的目标,未来十年还需至少实现7.2亿千瓦的增长。中国光伏行业协会预测,“十四五”期间,国内年均光伏新增装机规模一般预计是7000万千瓦,乐观预计是9000万千瓦。

与风能、光伏发电同步倍增发展的另一个行业将是储能系统(ESS)。数据显示,在接下来的二十年里,全球对新储能的投资预计将猛增6200亿美元,2020年-2025年,储能市场将以24%的复合年增长率(CAGR)增长,住宅市场将占储能市场的最大份额。

作为光伏逆变器和储能变流器中不可或缺的关键部件,目前,GD32 MCU已广泛应用于包括逆变控制、数据监控、通讯传输、人机交互(HMI)、拉弧检测快速关断、效能优化、BMS监测保护、光伏配件等多个领域。此外,一些特殊的户外应用场景对MCU产品的宽温、可靠性、耐受性提出了严苛的要求,兆易创新MCU的份额提升也反映了市场用户的认可。

家电

MCU在家电中的应用包括冰箱、空调、洗衣机、厨房电器等。MCU可以控制家电的功率、温度、湿度和运行状态等,需要具备高可靠、低功耗、多种通信协议和接口、小尺寸和低成本等特点。

根据Omdia数据,2022年全球家电市场的MCU营收规模已达到16.7亿美元,并将以7.3%的复合年增长率(CAGR)增长,预计2027年市场规模达到约23.7亿美元。

“失效率”作为高品质芯片的核心指标,在动辄单价数千元的家电市场尤为重要。GD32高品质MCU凭借行业领先的低失效率,在复杂多样的应用场景下能够保障稳定的产品性能,而强大的抗电磁干扰能力进一步提升了家电运行的稳定性。此外,GD32 MCU符合IEC 60730 B类功能安全标准,并取得了UL/SGS等第三方机构出具的检测报告及证书。兆易创新可以提供经过认证的软件自检库和完备的安全文档,协助客户快速推出符合安全规范的家电产品。

照明

LED显示和照明,是又一个重视MCU品质要求的行业。

从实现照明到控制照明,再到智能照明的发展历程中,照明技术在不断更迭。目前,LED照明已经成为当今家居照明的主流,智能照明更是成为全屋智能新生态的首选和契入点,据高工产研LED研究所(GGII)统计,中国LED照明市场产值规模由2016年的3017亿元增长到2021年的5825亿元,年均复合增长率达到14.95%。

未来,照明将在分时段控制、环境亮度传感器、动作传感器、热量管理等方向上进行技术革新。对MCU而言,照明市场需求将表现在以下几个方面:精准控制电流,延长灯具寿命;多种保护功能,保证灯具安全;高集成度,节省空间和成本;灵活且精确的调光,同等亮度更少能耗;通信方式多样化;工作温度最高可达105℃等。

新基建

随着国家“东数西算”战略的实施,数据中心、光纤通信、5G基站等行业将迎来不可多得的发展机遇,而光模块作为其中最重要的器件,市场需求将进一步爆发。一方面,国内现有数据中心通信光模块仍以100Gbps为主,正在向价格更高的200G/400G演进,而在国外,已经出现了800G光模块的更新趋势。据Yole估算,在5G与数据中心建设双重驱动下,到2025年光模块市场规模将有望达到177亿美元。

作为第一家在光模块领域推出两大系列,六种型号产品的中国厂商,兆易创新认为国产MCU在性能、成本等方面将更具优势。针对上述市场,兆易创新也推出了特定型号的高品质宽温(-40°C~+105°C)器件加以支持。目前,GD32E501系列MCU已经能够覆盖中高速光模块市场,适用于100G/400G光模块产品开发需求,可广泛应用于5G基站、高速数据中心、云服务器等市场。

一直以来,上述应用领域的高品质高温MCU产品基本被国际龙头厂商垄断。但是,随着以兆易创新为代表的中国厂商的崛起,叠加灵活、弹性、快速的响应能力,以及本土化服务与成本优势,相关产品不但拥有比较完善的覆盖度,甚至在个别领域已经达到了国际一流水准。另一方面,当前兆易创新的业绩增长更多来自工业、能源、储能、汽车等多元化市场,考虑到公司产品开发和布局的基本逻辑是“技术世界服务于物理世界”,因此从某种程度上来说,这也与高品质MCU的发展之间形成了双向成就的局面。

4、结语

“人人都是质量人”——这句话既写在了兆易创新的官网上,也深深植根于企业文化和每一位员工心中。遵循严格的质量管理流程,从产品设计伊始,到客户的使用阶段,对所有涉及质量和可靠性的项目实施完整的管理、紧密的关注、追踪和保障产品整个生命周期的可靠性,在每一个环节为客户保驾护航,正成为兆易创新的新常态。

来源:电子工程专辑(作者:邵乐峰)

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围观 91

万物互联的概念逐渐深入到了各个领域,如何安全地让设备接入网络也成为了一个挑战。同时,设备的功能也愈发复杂,越来越多的设备具备了“边缘计算”的算力和能力,MCU上承载的算法(例如AI/电机/传感器融合等)也越来越多,保护运行于MCU上固件的知识产权也愈发重要。

追本溯源:安全应从生产源头开始

也正因为如此,我们需要全链路的安全。从源头上,保证MCU被安全地配置,在工厂生产时,密钥和固件被安全地注入芯片。与此同时,设备的附加值越高,越需要考虑设备的固件不会被意外流出。

越来越多的公司专注于研发,并将生产委托给第三方工厂,因此有时也需要保证工厂不会违规进行超额的生产。如果不考虑这些问题,公司花费高额代价和投入建立的技术壁垒,很有可能会变成全行业众人皆知的“经典参考方案”。

NXP基于智能卡的安全生产方案

为了解决这些问题,NXP推出了基于智能卡的安全生产方案。

恩智浦智能卡可信生产是为原始设备制造商(OEM)管理其与签订合同的制造商(CM)的生产过程而提供的安全方案。通过免费的MCUXpresso Secure Provisioning Tool (SEC) 图形化工具和恩智浦提供的智能卡,OEM的机密信息和知识产权在其生产过程中被加密保护并安全地转移到恩智浦的MCU上。智能卡基于恩智浦的高安全SmartMX控制器,在高安全性应用中被广泛使用。

基于此方案,OEM可以在智能卡中配置并锁定生产限额,防止CM进行超额生产,由SEC工具在智能卡配合下生成的工厂审计日志使OEM能够审查配置的设备数量。设备的证书被生成并传递给OEM,设备启用时可使用此证书完成设备在云端云服务的注册。

基于智能卡的安全生产流程如下图所示:

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下面进行分项讲解:

第一步

OEM需要准备OEM的密钥和准备烧录的固件。NXP将会提供用于安全置备的固件(以SB2格式加密保护)和NXP_PROD_DevAttest_CA_PUK证书。

第二步

通过SEC工具写恩智浦智能卡,OEM将定制化数据(如生产数量限制和OEM密钥)配置进智能卡中。OEM使用SEC工具,生成经过签名/加密的OEM固件。所有这些资料都被包装成一个OEM量产资料包。一般来说,OEM量产包应包含定制化数据的智能卡、经过签名/加密的OEM固件和恩智浦提供的置备固件。

第三步

OEM将包含定制化后的智能卡和量产资料包发给与其签订合同的制造商(CM)。

第四步

CM使用OEM定制化配置后的智能卡,并通过SEC工具,将NXP提供的置备固件加载到目标设备上。

第五步

智能卡向目标设备发送一个挑战(challenge),用于验证目标设备的真实性。

第六步

目标设备对挑战(challenge)做签名响应(response),智能卡将会根据NXP_PROD_DevAttest_CA_PUK证书对响应(response)进行验证。

第七步

验证通过后,智能卡生成会话密钥(session keys)和OEM证书。然后,它与目标设备交换会话密钥,建立加密通道,并传输OEM证书和OEM密钥。此时,OEM设备证书从现在起取代了NXP_PROD_DevAttest_CA_PUK证书。因此, OEM拥有该设备的所有权。

第八步

复位目标设备。然后,经过签名/加密的OEM固件被传输到目标设备上。目标设备将会进行固件的烧写。

第九步

所有生产都已完成,CM将审计日志和智能卡送回至OEM。OEM可以分析审计日志,并可以根据需求,选择性地从日志中提取设备证书,上传到云服务提供商(如AWS、微软Azure等)。

从上述流程可以看出,每一颗芯片的生产和烧录,都必须通过智能卡进行。智能卡可以记录已生产的数量,并将判断是否超出了OEM预设的生产数量的限制。一旦超过限制,生产过程将无法进行,因此CM无法进行超出限额的额外的设备生产。

这从技术上,限制了CM的行为。并且,CM拿到的量产资料包中的固件,全部都是被NXP Secure Binary格式加密保护的,原始的固件不会从OEM流出,因此也不会泄露OEM的知识产权。整个过程中需要的密钥也都被智能卡妥善管理,为应用的密钥管理体系打下了坚实的基础。

看起来这是一个复杂的过程,但实际,基于图形化的SEC工具,仅需花费几分钟,就可以完成所有操作。并且,SEC工具还支持量产模式,方便工厂产线的操作人员简化操作,只需通过简单的鼠标点击,就可以完成生产。

安全生产的低成本解决方案

基于智能卡的安全生产解决方案补足了安全生产的低成本解决方案,是传统更昂贵的HSM和第三方芯片烧写服务的有益补充。我们使客户能够充分利用恩智浦MCU的先进安全功能来保护其重要资产。

通过购买高性价比的智能卡和使用免费的MCUXpresso SEC工具,我们的客户可以准备安全的固件来保护他们的知识产权,管理密钥和执行设备置备。智能卡解决方案没有最低订购量,并可完全控制生产数量,因此,安全制造成为能负担得起的选项。

目前,此方案支持LPC55Sxx (LPC55S6x、LPC55S2x、LPC55S1x、LPC55S0x) 设备,NXP官网提供了基于智能卡的安全生产方案的视频教程。可以与当地NXP的销售/FAE联系,来获取智能卡和更多信息。

来源:本文转载自「恩智浦MCU加油站」公众号,作者为恩智浦应用技术工程师刘豪

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围观 38

近日,雅特力重磅发布AT32A403A首款车规级MCU芯片,正式进军车规芯片领域。兼具高效能、高安全与高可靠性,可广泛适用于车身控制、ADAS辅助驾驶、车载影音、BMS等车载应用。

高可靠性,满足车规级标准

相比于一般性电子产品,汽车电子对MCU的可靠性要求更高,以保障用户安全及极端环境中驾驶工作。作为雅特力首款车规级MCU产品,AT32A403A顺利通过AEC-Q100 Grade2车规级可靠性认证,满足功能安全标准车规级MCU的能力,可用于环境温度范围-40°C到105°C的大部分车载应用环境,符合车用电子高可靠性和稳定性要求。

雅特力将安全可靠性要求放在第一位,遵循AEC-Q100标准,进行了包括加速环境应力测试、加速寿命测试、封装组装整合测试、电气特性确认测试等一系列车规级认证。同时加强产品质量管控,将质量管理渗透到产品的研发、制造、销售、技术服务等各个方面,落实产品可靠度验证及管理,确保产品可靠度无虞。

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优异性能,实现汽车高速运算需求

延续AT32F403A的性能优势,AT32A403A搭载32位ARM® Cortex®-M4内核,内建单精度浮点运算单元(FPU),采用55nm先进制程有效提升整体效能达200MHz的运算速度。内置高速存储器,最高可支持1MB Flash及224KB SRAM,包含1个高阶外部储存器(XMC)扩展,并额外提供高达16M字节外部SPI闪存存储器接口。高主频和大内存设计,满足车用电子各种复杂功能算法需要。

为了满足当前汽车电子的多样化需求,AT32A403A集成丰富外设功能,提供多种通信模块,多达3个I2C、4个SPI、2个SDIO、8个USART/UART、1个USBFS、和2个CAN接口,可实现汽车控制的多种通讯模式,满足车载网络连接需求。

AT32A403A同时配备3个12-bit 2Msps高速ADC,2个12位DAC,可实现车用电子高速数据采集和传输。并配备8个通用16位定时器,2个通用32位定时器和多达2个16位高级定时器,支持车载电机控制。

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AT32A403A系列产品支持睡眠,深睡眠,及待机三种低功耗模式,供电电压为2.6V至3.6V,省电模式可保证汽车电子低功耗应用的要求,在汽车不运行以及所选的电子设备不工作时,关闭控制模块或进入低功耗状态。

高效安全开发生态

AT32A403A适用于AT32 MCU已有开发生态体系,如AT-Link- Family编程调试工具等硬件资源,以及BSP标准库、ICP/ISP编程工具等软件资源,支持Keil, IAR, eclipse, RT-Thread Studio等IDE平台与RT-Thread OS, FreeRTOS及LittlevGL等OS/GUI平台,提升汽车电子产品开发效率。

汽车产业加速迈向智能网联电气化,信息安全愈发重要。AT32A403A具有多重的芯片安全防护措施,包含绝对性的读保护(RDP)、随机数Flash烧录,以及雅特力自行研发的sLib(security library)功能,可指定范围以密码保护特定程序区,例如上游方案商将核心算法保护后,可提供给下游客户做二次程序开发。对于外部扩展SPI NOR Flash通过MCU烧录此外扩Flash时,该区段程序与资料会被芯片内部硬件打乱数值加密,对MCU代码做了全面性防护。

应用广泛,丰富汽车电子智能体验

AT32A403A具备高可靠性、高性能及安全代码防护等优势,可应用在车灯、车窗、座椅、BMS、风扇、空调、BLDC电机、传感器、T-Box、门把手、OBC、仪表、汽车中控娱乐系统、EPS、倒车雷达、ADAS、360环视、OBD、智能后视镜、PM2.5、抬头显示HUD、无线充、报警器、PTC汽车加热器等,覆盖车身控制、多媒体信息系统、仪表控制、电源电机,以及新兴的智能性和实时性的安全系统,为汽车电子领域带来更丰富的智能体验。

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因应多样的封装存储需求,AT32A403A提供了一系列芯片供选用,12个产品型号,包括QFN48, LQFP48, LQFP64, LQFP100等4种封装类型选择。目前,该系列产品已经开始发送样片并在今年8月正式投入量产供货

关于AEC-Q100

AEC-Q100认证是汽车电子委员会(Automotive Electronics Council)制定的车用电子元件可靠性测试标准,在全球汽车产业都具有极高的权威性。AEC-Q100认证门槛高,测试项目覆盖广,对芯片产品的设计质量、安全性、可靠性要求极为严苛,是集成电路厂家进入汽车领域的重要通行证。AT32A403A通过AEC-Q100认证,标志着雅特力车规级MCU性能与可靠性等指标符合国际车规芯片标准,产品质量获得国际权威认证体系的认可和肯定。

来源:AT32 MCU 雅特力科技

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围观 40

摘要

为了满足汽车E/E架构发展衍生的市场需求,我们将通过增加介于RH850/F1K系列和RH850/F1KM-S4系列之间的RH850/F1KM-S2系列产品以拓展客户的选择面。

Minoru Uemura

Principal Product Marketing Specialist

首先,衷心感谢选用RH850/F1x系列产品的广大客户。自从RH850/F1x系列产品伴随瑞萨电子问世以来,公司面向市场的累计出货量已经超过16亿片,并将持续下去。在这背后是更高性能、更大内存和封装多变等诸多贴近市场的创新举措。

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近年来,在RH850/F1x系列产品的主要应用——汽车执行器ECU市场中,提升传统产品设计资产以应对E/E架构发展需求的情形逐渐增多。其中的关键一环就是产品阵容多样化,比如“小内存同空间高性能”和“内存选择多样化”之类。

为了满足这些市场需求,我们推出介于RH850/F1K系列和RH850/F1KM-S4系列之间的RH850/F1KM-S2系列产品,以期拓展客户的选择面。

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在这里,我们介绍一下RH850/F1KM-S2的应用案例。

案例1 程序大小缩容方便

在RH850/F1KM-S4开发中的要求规范内,删除了OTA要求。

OTA支持2MB+2MB,因此需要将程序大小更改为2MB。

在这种情况下,如果使用RH850/F1KM-S2,就可以在最小范围内变更软硬件后进行开发。

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案例2 轻松应对增强的安全请求

在RH850/F1KM-S1开发中的项目内,安全请求得到强化,要求支持Evita-Mid。

由于1MB的ROM空间已用尽,因此有必要添加安全固件并且更新HSM(Hardware Security Module)以支持Evita-Mid。

在这种情况下,如果使用RH850/F1KM-S2,就可以在最小范围内变更软硬件后进行开发。

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今后,我们将继续推出让客户满意的产品,敬请期待!

来源:瑞萨电子

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围观 31

微控制器(MCU)在生活中的应用非常广泛,各种家电设备、消费电子、工业和车载电子几乎都离不开MCU芯片。但工业级MCU与消费级MCU最大的区别是品质要求不同:前者对产品的稳定性、可靠性、一致性要求更高,需要更强的抗静电能力、更优的抗浪涌电压与浪涌电流能力、更宽的工作温度范围、以及更长的使用寿命。这也被兆易创新产品市场总监金光一视作“高品质MCU”所必须具备的“硬指标”。

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1、高品质MCU的四大标准

兆易创新从2013年起步,10年间将GD32 MCU家族的规模扩充到41个系列、500余种产品型号,围绕Arm内核成功构建起了完整覆盖高中低端市场的通用MCU生态体系,持续夯实服务通用市场客户的能力和基础。金总介绍道,兆易创新正在持续收集并评估来自工业市场各种应用场景的需求,打造高品质高标准的MCU产品。

✔ 工作温度范围更宽

一般而言,消费级MCU只要保证0℃至70℃能正常工作即可过关。但所有GD32 MCU产品均为工业级-40℃至85℃,并可扩展至105℃。车规级可承受工作温度范围为-40℃至125℃。且在此条件下芯片可以稳定工作10年至15年以上,以避免出现严重问题导致整个系统停机。

✔ 优异的静电防护(ESD)和高抗干扰性

静电放电通常被认为是电子产品质量最大的潜在杀手。因此,静电防护自然也成为电子产品质量控制的一项重要内容,相关产品在静电防护设计上的差异体现了企业的定位与可靠性设计水平。

✔ 失效率更低

高品质MCU主要应用于工控、家电、汽车领域,由于产品迭代周期长,对芯片质量要求很高。失效率通常要低于100ppm,远超普通消费级MCU标准。并融入功能安全设计理念,支持过流过压等功能性保护和加密纠错等安全功能。

✔ 出色的稳定性和一致性

在严格的质量标准体系管理下,确保同一批次产品在出厂时具备同样的稳定性和一致性,以确保产品在任何复杂恶劣应用场景下都能够稳定工作。在开发、制造、储运、到客户端应用等阶段,兆易创新故障分析(FA)团队对所有的可能性缺陷进行根本原因分析,并将分析结果和改进举措贯穿到各流程中,进而提高产品质量和可靠性。

而更具挑战的,则是在实际应用场景中,以上四种要求可能往往同时出现。这意味着,如果一家MCU厂商没有深厚的技术储备,缺乏应用场景验证经验,产品可靠性、安全性技术迭代方向也不清晰,将很难获得持续向前的发展动能。

2、打造出色的原厂“软”实力

对通用MCU行业来说,除了衡量是否具备可持续的新品拓展能力外,客户看重的另一面则是原厂的“软”实力,包括研发投入能力、品控能力(良品率、产品一致性、可靠性)、质量体系建设、产品生命周期内的售前售后服务支持、稳定供货保障能力等等。

因此,虽然有了高品质产品的认定标准,但如何设计、制造并筛选出高品质MCU,成为摆在兆易创新面前一个最现实的问题。“高品质MCU产品的整套生产过程管理分为三个层面,对IC设计公司来说,起始阶段的设计和验证环节的品质管理最为关键。”金总介绍,通过优化设计、灵敏度分析、计算机仿真模拟等一系列方法,研发工程师会提前分析预判芯片可能出现的失效模式,并采用对应方案加以规避,走好良率提升的第一步。

在工艺层面,通过与主流晶圆厂、封测企业合作,兆易创新具备了工艺先进性与生产可靠性的保障。考虑到工业设备或汽车对于元器件高可靠与低缺陷的要求,工业级/车规级MCU在出厂之前还需要专门针对严苛应用环境做针对性设计与筛查,如高精度时钟、自校准功能等。为此,兆易创新斥资搭建了通过CNAS (中国合格评定国家认可委员会)、 ILAC (国际实验室认可合作组织)认证的自主检测实验室,可从事包括高低温冲击、电气特性、失效分析、EMI抗干扰在内的一系列可靠性测试,可按国际标准开展7*24小时检测和校准服务。这是很多厂商所不能比拟的,也是兆易创新有能力服务全球客户的必备基础。

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自2008年以来,兆易创新已先后取得了国际标准化组织(ISO)质量管理体系(ISO 9001)和环境管理体系(ISO 14001)认证。在汽车质量管理体系领域,遵循IATF 16949标准,功能安全管理体系也已经取得了德国莱茵TÜV集团颁发的ISO 26262 ASIL D标准认证,满足汽车应用领域的严苛要求。公司还获得了邓白氏DUNS认证。

得益于此,兆易创新近年来已经在欧洲、美国、新加坡、日本、韩国等多地设立了分支机构,相关的产品规划、量产规模、质量体系、交付效率、技术支持、服务配套等国际化服务能力均得到了大幅增强,国际知名客户在公司的需求占比逐年提升。

同时,考虑到半导体产业是一个周期性很强的产业,为了确保稳定的供应,兆易创新还实施了多产线资源的供应链战略。无论是前端的晶圆厂还是后端的封测厂,都可以国内/海外多元化同步生产,以确保产能的最大化和弹性化。

近年来,随着市场竞争的加剧和供货周期的起伏,行业中存在着使用未经三温测试、失效分析等可靠性验证的芯片产品以次充好的乱象。这些不良芯片在功能测试阶段不一定能查出异样,直到客户正式量产上机后才会发现问题,这可能会导致严重的品控风险,甚至是召回损失。兆易创新以严格的质量管理承诺,向市场提供可信赖的高品质MCU产品,服务于越来越多的全球品牌客户,并达成战略合作意向,持续提升市场份额。

3、高品质MCU的应用之路

新能源、数据中心、家电、工业、LED照明、数字电源、编码器、电机驱动、汽车……高品质宽温MCU的应用领域远比我们想象中的丰富。虽然这些产品的成本可能会更高,但如果没有它们的保障,严酷环境产生的任何一个微小故障都会导致灾难性事故。

工业

随着低碳发展战略成为国家战略,以风电、光伏、水电、新型储能技术为代表的新能源电力体系正快速上升为我国能源结构主体。数据表明,风电、光伏行业要完成2030年总装机容量12亿千瓦的目标,未来十年还需至少实现7.2亿千瓦的增长。中国光伏行业协会预测,“十四五”期间,国内年均光伏新增装机规模一般预计是7000万千瓦,乐观预计是9000万千瓦。

与风能、光伏发电同步倍增发展的另一个行业将是储能系统(ESS)。数据显示,在接下来的二十年里,全球对新储能的投资预计将猛增6200亿美元,2020年-2025年,储能市场将以24%的复合年增长率(CAGR)增长,住宅市场将占储能市场的最大份额。

作为光伏逆变器和储能变流器中不可或缺的关键部件,目前,GD32 MCU已广泛应用于包括逆变控制、数据监控、通讯传输、人机交互(HMI)、拉弧检测快速关断、效能优化、BMS监测保护、光伏配件等多个领域。考虑到其特殊的户外应用场景对MCU产品的宽温、可靠性、耐受性提出了严苛的要求,兆易创新MCU的份额提升也反映了市场用户的认可。

家电

MCU在家电中的应用包括冰箱、空调、洗衣机、厨房电器等。MCU可以控制家电的功率、温度、湿度和运行状态等,需要具备高可靠、低功耗、多种通信协议和接口、小尺寸和低成本等特点。

根据Omdia数据,20222年全球家电市场的MCU营收规模已达到16.7亿美元,将并将以7.3%的复合年增长率(CAGR)增长,预计2027年市场规模达到约23.7亿美元。

“失效率”作为高品质芯片的核心指标,在动辄单价数千元的家电市场尤为重要。GD32高品质MCU凭借行业领先的低失效率,在复杂多样的应用场景下能够保障稳定的产品性能,而强大的抗电磁干扰能力进一步提升了家电运行的稳定性。此外,GD32 MCU符合IEC 60730 B类功能安全标准,并取得了UL/SGS等第三方机构出具的检测报告及证书。兆易创新可以提供经过认证的软件自检库和完备的安全文档,协助客户快速推出符合安全规范的家电产品。

照明

LED显示和照明,是又一个重视MCU品质要求的行业。

从实现照明到控制照明,再到智能照明的发展历程中,照明技术在不断更迭。目前,LED照明已经成为当今家居照明的主流,智能照明更是成为全屋智能新生态的首选和契入点,据高工产研LED研究所(GGII)统计,中国LED照明市场产值规模由2016年的3017亿元增长到2021年的5825亿元,年均复合增长率达到14.95%。

未来,照明将在分时段控制、环境亮度传感器、动作传感器、热量管理等方向上进行技术革新。对MCU而言,照明市场需求将表现在以下几个方面:精准控制电流,延长灯具寿命;多种保护功能,保证灯具安全;高集成度,节省空间和成本;灵活且精确的调光,同等亮度更少能耗;通信方式多样化;工作温度最高可达105℃等。

新基建

随着国家“东数西算”战略的实施,数据中心、光纤通信、5G基站等行业将迎来不可多得的发展机遇,而光模块作为其中最重要的器件,市场需求将进一步爆发。一方面,国内现有数据中心通信光模块仍以100Gbps为主,正在向价格更高的200G/400G演进,而在国外,已经出现了800G光模块的更新趋势。据Yole估算,在5G与数据中心建设双重驱动下,到2025年光模块市场规模将有望达到177亿美元。

作为第一家在光模块领域推出两大系列,六种型号产品的中国厂商,兆易创新认为国产MCU在性能、成本等方面将更具优势。针对上述市场,兆易创新也推出了特定型号的高品质宽温(-40°C~+105°C)器件加以支持。目前,GD32E501系列MCU已经能够覆盖中高速光模块市场,适用于100G/400G光模块产品开发需求,可广泛应用于5G 基站、高速数据中心、云服务器等市场。

一直以来,上述应用领域的高品质高温MCU产品基本被国际龙头厂商垄断。但是,随着以兆易创新为代表的中国厂商的崛起,叠加灵活、弹性、快速的响应能力,以及本土化服务与成本优势,相关产品不但拥有比较完善的覆盖度,甚至在个别领域已经达到了国际一流水准。另一方面,当前兆易创新的业绩增长更多来自工业、能源、储能、汽车等多元化市场,考虑到公司产品开发和布局的基本逻辑是“技术世界服务于物理世界”,因此从某种程度上来说,这也与高品质MCU的发展之间形成了双向成就的局面。

4、结语

“人人都是质量人”—这句话既写在了兆易创新的官网上,也深深植根于企业文化和每一位员工心中。遵循严格的质量管理流程,从产品设计伊始,到客户的使用阶段,对所有涉及质量和可靠性的项目实施完整的管理、紧密的关注、追踪和保障产品整个生命周期的可靠性,在每一个环节为客户保驾护航,正成为兆易创新的新常态。

来源:GD32MCU(作者:邵乐峰)

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围观 54

ISO-11898-2中规定了CAN的物理层特性。该标准规定使用由阻抗为120Ω(标称)的平行线组成的电缆。实际应用场景电磁环境复杂,所以考虑传输抗干扰能力一般使用屏蔽双绞线,尽管ISO-11898-2也允许使用非屏蔽电缆。对于数据速率为1Mbps的CAN,规定最大线路长度为40米。当然,在较低的数据速率下,可能会有更长的线路。ISO-11898-2规定了一种线路拓扑结构,各个节点使用短桩连接。

CAN是一种多主串行总线标准(广泛应用到汽车电子和工业领域等),用于连接电子控制单元(ECU),CAN网络上需要两个或多个节点才能通信。而FlexCAN是一种基于CAN协议标准的硬件实现。通过FlexCAN微控制器可以方便地与其他设备进行CAN通信,实现数据的传输和交换。它支持多个CAN总线,并提供多个收发器和过滤器来处理不同类型的消息。FlexCAN还支持各种CAN协议的标准和扩展功能,以满足不同应用的需求。

每个CAN节点通过一个收发器与CAN总线进行物理连接。该收发器能够驱动CAN总线所需的大电流,并有电流保护功能,以防止失效的CAN节点影响整个网络。一个带有CVM01xx微控制器的典型CAN总线拓扑如图1所示。

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图1 CAN总线拓扑


FlexCAN模块完全按照CAN协议规范、具有可变数据速率的CAN(CAN FD)协议和CAN 2.0 B协议执行。该模块可支持标准帧和扩展帧以及长达64字节的有效载荷,传输速率可达8Mbps,消息缓冲区被存储在FlexCAN模块专用的嵌入式RAM中。

有关芯片中配置的消息缓冲区的数量,请参见器件的用户手册中芯片的配置细节。

像大多数其他的CAN收发器一样,CANH、CANL可供设计者根据应用来连接总线终端。图2和图3显示了CAN节点终端的例子。

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图2 CAN收发器电路

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图3 带共模扼流圈的CAN收发器电路

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来源:深圳曦华科技

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