英飞凌AURIX™发展历程

在上一期的芝识课堂中，我们跟大家一起学习了Arm® Cortex®-M3内核的各种基本功能，让大家清晰掌握了其强大性能的来源。不过对一颗MCU来说，性能强大的核心固然重要，外围电路对MCU整体性能的贡献同样不可忽视。一颗MCU主要由处理器、存储器、I／O接口和多个外围电路等组成，外围电路包括定时器（控制时钟）、比较器、模数转换器、电源管理和看门狗等。通过外围电路的优化和高效控制，可以充分发挥处理器内核的性能并降低系统功耗。接下来就带大家深入了解这其中的知识！

东芝MCU一个主打特色就是低功耗。相比于同类内核MCU，东芝通过外围电路的独特设置，在同等处理能力的情况下实现了更低的功耗。精准控制低功耗模式已经成为提升MCU能效的重要手段，在低功耗模式控制下，待机运行模式（包括时钟供给和时钟停止）受到控制，它将外部中断信号转换为高电平有效信号并请求中断，可支持5种中断信号，即高、低、上升沿、下降沿和双沿。详细操作如图1所示。

图1 控制时钟示意

在下图中，可以让大家更清晰地了解到时钟控制如何降低系统功耗，确保某些功能可以继续运行，以实现快速唤醒等功能。从图中大家可以清晰地看到MCU在不同工作状态下可以提供的相关功能。

图2 东芝微控制器低功耗模式工作示意

上面只是最简单的低功耗模式工作状态介绍。东芝的部分MCU具有高级低功耗模式，例如可以保存内部数据的备份模式。如图3所示，拥有3个不同的IDLE模式可以提供更多的低功耗工作下的功能选择。

图3 多个不同的IDLE模式

仅从低功耗模式的状态，便能够发现外围电路对MCU的性能和功耗非常重要，而各类外围电路对东芝微控制器在不同应用中的价值更是不言而喻。下面芝子带大家来一起探讨↓

M320组

数据传输接口是MCU最基本的应用之一，作为具备高速USB和SD卡主机控制器的MCU，东芝的M320组MCU适用于进行大容量数据的高速处理，例如音频控制微控制器。M320组的外围电路配备了支持USB存储器和SD卡等广泛用于数据输入的控制接口以及各项传输协议标准，使其适合进行大容量数据高速处理。值得一提的是，该系列省去了ROM模块，从而能够进一步降低系统功耗。

图4 M320组外围电路细节示意

M330组

低功耗MCU永远不缺乏应用场合，M330组主打特点就是前面介绍的低功耗应用，其面向的应用领域包括数字电视和各类家电等。根据应用需求，在提供低功耗模式的同时，M330组带有多个定时器、一个串行接口、一个兼容HDMI 1.3 a（CEC）的专用电路和一个远程控制信号处理器（RMC）。其中HDMI的专用电路非常适合在各类数字产品中进行数字电视和高清视频输出控制应用，同时还能降低软件成本。RMC确保了在低功耗运营模式时依然能够接收各类外部控制信号，噪声滤波器可以阻止不必要的打断干扰，同时还可以降低软件解码处理的成本。

图5 M330组外围电路细节示意

M340组

消费级的精确控制是MCU大展拳脚的舞台，主打高精度机械控制的M340组主要面向高清摄像机和数码相机，其外围电路针对相机镜头控制进行了优化，包括用于超声波电机控制的高分辨率PPG输出、12位模数转换器和10位数模转换器。这些模块使M340组具有适用于高精度模拟设备的功能，例如超声波电机控制，因此单独的微控制器便可以对多种机械进行高度精确的同步控制，还有助于减少材料和缩小印刷电路板尺寸。

图6 M340组外围电路细节示意

M360组

具有丰富的串行I／F的M360组面向办公室自动化、AV、工业设备、PC外设和网络设备等产品，因此M360组的外围电路内置了多个串行通道以支持多个传输标准、电源备份模块功能（待机功耗降低）、CAN控制器、USB控制器等功能。这些功能不仅让M360组可以提供广泛的各类接口，还能确保其低功耗模式时不影响工作性能。

图7 M360组外围电路细节示意

M390组

低工作电压是降低系统功耗的有效措施，M390组作为一款可实现1.8 V低压运行的MCU，面向对功耗要求比较高的应用和电池供电设备，以及远程操控设备和游戏主机、AV产品等。因此，该系列外围电路重点集成了一个实时时钟（RTC），即使在微控制器的主电源没有电的情况下，也可以通过副电源独立运行，M390组针对电池驱动／节能系统进行了优化。

图8 M390组的外围电路示意

M370组

电机控制是MCU的重要应用领域之一，M370组非常适合用于需要高可靠性、高工作效率和精准变速控制的直流无刷（BLDC）电机控制应用，如用于家电、空调、泵、售货机和ATM机等。针对这些应用，M370组集成了用于执行电机矢量控制处理的“矢量引擎”硬件以及由单个5 V电源供电的模拟电路（例如外围运算放大器）。东芝自有设计的矢量引擎（Vector Engine，简称VE）作为东芝最先进的电机控制技术，用于电机控制的内置硬件（矢量引擎、电机控制电路、模数转换器）无需软件即可进行通信。矢量控制过程中大量的数学计算可由系统自主完成，从而改善电机控制，减少组件数量，降低能耗和功耗，进一步优化了系统设计空间和成本。

图9 M370组外围电路详细配置

M380组

大功率家电需要低成本数字电路控制，面向冰箱、微波炉、空调等大功率家电的M380组微控制器，内置提供用于电机电路的3相控制的专门PWM单元，采用功率半导体作为控制电路的16位可编程程序脉冲发生器。M380组包含了一个多功能定时器，可以控制家用电器中的电源设备的。它通过一个5 V电源实现电机和IH控制。M380组只需一张芯片便可支持多种家电功能。

图10 M380组外围电路详细配置

通过这一期芝识课堂的学习，相信大家已经深刻认识到外围电路对于MCU功能差异化的决定性作用。开发者可根据自身实际开发的需求，选择拥有合适外围电路的东芝MCU，帮您设计出性能全面且功耗更具有优势的系统解决方案！

2024年1月31日，“新国潮智能电混 MPV”江淮瑞风 RF8 正式上市。瑞风 RF8所搭载的智能前视摄像头由宏景智驾提供，内置芯驰科技E3系列高性能MCU产品，以ASIL D高功能安全等级，助力实现精准的智能驾驶规划控制，有效保障汽车驾驶的舒适性和安全性。

宏景智驾是芯驰科技的战略合作伙伴，基于芯驰E3系列高性能MCU，双方联手打造L2级量产ADAS方案。芯驰E3基于ARM Cortex-R5F，满足AEC-Q100 Grade 1可靠性认证，是国内首个获得德国莱茵ASIL D/SIL 3功能安全产品认证、国内首个获得国密二级认证的MCU产品，功能安全、信息安全等级同时引领行业高标准，能够充分满足ADAS对性能和可靠性的高要求。

基于芯驰E3，宏景智驾的smart cam一体机和L2智能驾驶辅助系统产品可以实现更高的性能、可靠性和更低的供应链风险，能够更快速的响应客户端的需求。

目前，芯驰E3系列已经实现在前视一体机、高精度定位、激光雷达等智能驾驶领域相关应用上的量产落地，同时还广泛量产应用于BMS电池管理、底盘、转向、动力等领域，已有超过100家客户采用芯驰E3进行产品设计，出货量超百万片量级。

关于芯驰

芯驰科技是全场景智能车芯引领者，专注于提供高性能、高可靠的车规芯片，产品覆盖智能座舱、智能驾驶、网关和高性能MCU，涵盖了未来汽车电子电气架构最核心的芯片类别，从而实现“四芯合一 赋车以魂”。

芯驰四个系列芯片均已量产，出货量超300万片。芯驰目前拥有近200个定点项目，服务超过260家客户，覆盖国内90%以上主机厂及部分国际主流车企，包括上汽、奇瑞、长安、东风、一汽、日产、本田、大众、理想等。

五大认证 放芯驰骋

·德国莱茵ISO 26262 ASIL D功能安全流程认证

·AEC-Q100 Grade 1/Grade 2可靠性认证

·德国莱茵ISO 26262 ASIL B/D 功能安全产品认证

·德国莱茵ISO/SAE 21434汽车网络安全管理体系认证

·工商总局、国家密码管理局国密信息安全双认证

自收购美信电表计量产品线后，矽力杰不断投入MCU相关产品的开发，至今累计在工业和消费类领域出货嵌入式处理芯片7亿多颗。随着汽车产业的不断发展和对国产汽车MCU的强烈需求，矽力杰基于市场的反馈，在数年前启动研发车规通用MCU，布局了三大类低、中、高性能，QM、ASIL-B、ASIL-D不同功能安全等级的MCU系列产品。

矽力杰车规MCU

矽力杰量产版车规ASIL-B MCU，分别是SA32B12、SA32B14、SA32B16 三个主型号，主频为120MHz M4F核，flash容量从128KB至512KB，主要面向汽车仪表、车灯（汽车头灯/尾灯）、低压BMS（12/48V锂电）、热管理系统及相关子系统等高功能安全和高信息安全的应用场景。

B系列丰富的产品配置和区别于同类型产品差异化的封装组合，适用多种不同的应用的产品选型。LQFP48封装的SA32B16适用于需要跑Auto SAR且对尺寸有严格要求的场景，例如汽车头大灯等；QFN32封装的SA32B12适用于对尺寸要求非常严格，同时对算力有要求的场景，例如惯性导航模组。

另外，矽力杰B系列MCU，对其中的D flash容量作了升级，总flash容量相比同等规格竞品有不小的提升，比如SA32B16的总flash容量实际达到640KB，同系列的其他产品亦是如此。

矽力杰MCU生态系统

配套矽力杰车规MCU B系列的生态系统也在同一时间发布，内容包括应用文档、三大软件包（SDK\MCAL\Safety Package）、EVB评估板、调试环境IDE、调试工具、烧录工具以及芯片解决方案等。

其中包含的车规级SDK，其开发流程遵循汽车SPICE V-Model，以保证软件开发质量符合汽车电子应用标准。SDK分为4层，分别为设备驱动层、中间适配层、应用层以及系统支撑层。

SDK秉承“高内聚低耦合”的模块化架构思想，便于用户在此基础上进行移植、裁剪或者整体优化。SDK中所有模块层都会以源码的形式提供给用户，从而加速用户学习上手过程，进而缩短新设备的上市时间。

助力中国“芯”

矽力杰车规ASIL-B MCU目前已与众多汽车Tier1合作，共同开发具有行业竞争力的汽车零部件产品。结合矽力杰不断完善的模拟产品线，包括电源、信号链、接口等芯片方案，矽力杰以模拟+数字的整体芯片解决方案，助力客户实现产品和供应链的进一步优化提升，为汽车产业国产化注入一份强有力的芯片魂。