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湿手也能实现准确按键触摸,主附核协作实现更高代码执行效率——Microchip推出业界首款M23内核超低功耗SAM L11和双DSC内核dsPIC33CH

时间:2018-07-03 11:32:19 来源:21ic 作者:刘岩轩 关键字:按键触摸   Microchip   M23   超低功耗   SAM L11   双DSC   dsPIC33CH   

 去年ARM推出了M23/33内核,内置TrustZone技术,旨在针对M0+和M3/4实现安全能力加持的替选方案。Microchip是首批购买授权的厂商之一,而且开发速度也最快,在6-26日率先发布了基于Cortex-M23内核的SAM L10/11微控制器。除此外,还同期发布了双DSC内核的dsPIC33CH系列MCU。这两款全新微控制器都有什么过芯之处?在北京召开的新品发布会上,Microchip MCU16产品部副总裁Joe Thomsen和Microchip MCU32产品部副总裁Rod Drake对其进行了精彩地分享。

SAM L11:支持湿手按键触摸、超低功耗的安全微控制器

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-安全

前文已经提及,SAM L10/11是业界首款采用Cortex-M23内核的微控制器。安全是它从根上就带着的重要特性,然而除了根上的TrustZone技术外是不够的,Microchip还做了很多安全的工作。从上图中可以看到,在芯片内部的device service单元内,内置一个安全Debug模块;在主核外还有一个加密加速器(Crypto Accelerator);在Boot ROM的里面也添加了一个安全启动模块。需要注意的是,这些安全硬件特性都是L11才有的。

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为什么只有TrustZone是不够的呢?从上图中可知,除了软件攻击外,还有固件升级、通信攻击和物理攻击多种安全隐患,而有了TrustZone、安全引导程序、加密加速器等功能,才可以构建一个全面的安全框架。

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据Rod先生介绍,SAM L11是目前市面上唯一一个内核采用M23的,第二它有整系列加密模块保证安全性。第三,还有一整套关于物理侵入方面的解决方案。所以,SAM L11可以在市场上脱颖而出。

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除此外,我们还了解到,Microchip还有一个第三方的合作伙伴Trustonic,提供 Kinibi-M的SDK,这可以看作是一个安全化的操作系统。开发者可以通过GUI选择来实现模块化,将TrustZone+芯片级的安全抽象化。Trustonic之前主要专注于移动设备的安全环境搭建,Kinibi-M是其首个面向MCU开发的安全系统。

-低功耗

上面给大家介绍了L11不少安全的特性,而作为一款MCU,超低功耗也是客户一直关注的焦点。SAM L10/11在这一点上也是不遗余力,将之前AVR上面的picoPower技术,给移植了上来,号称实现了业内最佳的认证低功耗规范,认证分数是排名第二的两倍。数据来源于EMBC的ULPMARK,因此可信度无需置疑。

通过EMBC官网我们可以看一下大家的分数如下图,在1.8V时候表现优异的是ST的STM32L433 Rev1(347分)和TI的MSP432P401R(222分);而在3V电压时两者的分数分别为181和164。相比较起来,Microchip的SAML10/11确实达到了业界最优异的水平,但是与官方宣称的“认证分数是排名第二的同类竞争产品的两倍”有所差异。笔者臆测或许这里的同类竞争产品指的是MSP432而非STM32L433。

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针对低功耗,各家皆有独门秘籍,STM32L433中使用的是FlexPowerControl的技术,而Microchip的SAM L10/11则是采用了一种叫做picoPower的技术。对Microchip的产品有所了解的工程师应该不难发现,这项技术其实最早来源于AVR的产品。picoPower包含寄存器、时钟、欠压检测和闪存采样等多种技术,可以有效地降低待机和睡眠等情况下的漏电流,提高电池寿命。在开发系统方面,Microchip还提供了功耗调试器和Data Visualizer这两种工具。

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-触摸

在SAM L10/11上,Microchip实现了更为出色的触摸解决方案。据介绍称,在SAM L10/11内配置了增强型外设触摸控制器(PTC),可以实现更好的干扰屏蔽和并行采集。这种触控方案可以实现出色的耐水性,另外并行采集的速度也达到了原来的4倍,可以同事处理多个按钮。开发环境方面有QTouch配置器、QTouch模块化库和2D触摸表面库这几种工具,在多种触摸按键应用场景中均可实现出色表现。如下图,在发布会的现场,Rod先生特地准备了一个喷雾器,在触摸按键上尽可能的喷了很多水,然后依然实现了很精准和零延时的按照响应。

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dsPIC33CH:双核协作实现更高代码执行效率

据Joe Thomsen先生介绍,客户在产品开发过程中时常会面临多个不同团队软件集成的问题。dsPIC33CH采用了双DSC内核的设计,在进行产品设计的时候,一个团队可以专注于时间关键型的控制代码开发,另一个团队可以专注于其它应用开发。比如在一个空调的应用中,功率因数校正的工作可以交与主内核执行,而从内核可以进行风扇和压缩机的控制工作。

dsPIC33CH采用了双核双外设的设计,每个内核都挂上了自己独立的外设,两者不可共享,但是外设引脚可以随意进行分配,具体规则请参考官网数据手册。从外设来看不难看出,主内核配备更多通信外设,将执行更多通信工作;而从内核配有更多模拟外设和PWM外设。据悉,从内核的PWM功效性是主内核的两倍以上,两个内核同时自主运行,相互之间通过一种叫做mailbox的编解码进行通信。

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dsPIC33CH特别针对数字电源、电机控制和高性能嵌入式这几种应用场景设计而来。以数字电源场景举例来说,较高的开关频率可以实现较高的功率密度,自适应的算法可在各种不同的负载条件下提高效率,非线性和预测性算法改善了对瞬态条件的动态响应。据Microchip提供的图表来看,相比dsPIC33EP GS系列,dsPIC33CH MP系列在响应延时上从543ns提高到了280ns。

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而在开关频率这一参数指标上,双dsPIC33CH内核相比dsPIC33EP GS实现了4倍的提升,可以达到超过2MHz的开关频率,非常适合GaN技术。Joe表示,开关的频率大大增加了使得在补偿处理功耗方面,整个环的频率会大大增加,增加值可以达到两个兆赫。现在通常应用的场景当中都是一个复杂的算法,但是由于dsPIC33CH可以每500纳秒就进行一次升级更新,所以在这个情况下算法能够让这些被动的单元处于休眠状态,集中处理这些主动的单元。所以它会降低整个系统的成本。

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Joe还在现场演示了一个电机控制和GUI界面的demo。附核可以用于控制电机的转速,而主核来对电机参数等进行显示控制。关闭了附核之后,虽然电机可以继续转动,但是不能再进行参数调节。两个核可以完全独立工作,并且可以单独关闭实现节能。从屏幕的显示来看,主核被称为master core,而从核被称为slave core,非常有趣。

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在此次发布会上发布的这两款MCU,分别代表了Microchip在16位和32位微控制器方面的最新技术,并且这两款产品对于其目标市场也是十分明确,双DSC核的dsPIC33CH可以在电机控制,开关电源等领域带来不错的表现提升;而SAM L10/11则可以在低功耗物联网控制节点上展现自己的价值。首款搭载M23的MCU已经面世,相信其它拿到了M23和M33授权的厂商也会尽快推出自己的安全微控制器产品。

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