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  • 基于μC/0S一Ⅱ和LPC2129微控制器实现智能机器人控制系统的设计

    基于μC/0S一Ⅱ和LPC2129微控制器实现智能机器人控制系统的设计

    1 引言 轮式移动机器人是机器人研究领域的一项重要内容,它集机械、电子、检测技术与智能控制于一体,是一个典型的智能控制系统。智能机器人比赛集高科技、娱乐、竞技于一体,已成为国际上广泛开展的高技术对抗活动。现以ARM7处理器为控制核心,采用无线通信技术,并移植嵌入式实时操作系统μC/0S一Ⅱ设计了一套智能机器人控制系统。 2 硬件设计 根据竞技机器人的功能要求进行总体设计,将各个功能进行模块化,其控制系统硬件框图如图1所示。中央处理器采用微控制器结构,用以控制外围设备协调运行。舵机控制机器人的运动方向;驱动电机电动机采用输出轴配有光电编码器的小型直流电机驱动车轮旋转。电磁铁作为机械手夹紧的执行元件。设置了两路超声波传感器、8路光电检测输入和8路开关量检测接口。整个机器人的运行状态和运行参数通过LCD动态显示。 2.1 微控制器的选型 机器人要实现的动作和功能较多,需要多个传感器对外界进行检测,并实时控制机器人的位置、动作和运行状态。系统中的所有任务最终都挂在实时操作系统μC/0S一Ⅱ上运行,因此不仅要考虑微控制器的内部资源,还要看其可移植性和可扩展性。LPC2129是Philips公司生产的一款32位ARM7TDMI—S微处理器,嵌入256 KB高速Flash存储器,它采用3级流水线技术,同时进行取指、译码和执行,而且能够并行处理指令,提高CPU的运行速度。由于它的尺寸非常小,功耗极低,抗干扰能力强,适用于各种工业控制。2个32位定时计数器、6路PWM输出和47个通用I/0口,所以特别适用于对环境要求较低的工业控制和小型智能机器人系统。因此选用LPC2129为主控制器,可以获得设计结构简单、性能稳定的智能机器人控制系统。 2.2 无线通信接口设计 系统采用迅通公司生产的PTR2000无线通信数据收发模块。电路接口如图2所示。该模块基于NORDIC公司生产的射频器件nRF401开发,其特点是:①有两个频道可供选择,工作速率高达20 Kb/s;②接收发射合一,适合双工和单工通信,因而通信方式比较灵活;③体积小,所需外围元件少,接口电路简单,因此特别适合机器人小型化要求;④可直接接单片机串口模块,控制简单;⑤抗干扰能力强;⑥功耗小,通信稳定。 2.3 光电检测模块设计 2.3.1 光电检测过程 设计光电检测模块,使机器人能够检测地面上的白色引导线。光电检测电路主要包括发射部分和接收部分,其原理如图3所示。发射部分的波形调制采用了频率调制方法。由于发光二极管的响应速度快,其工作频率可达几兆赫兹或十几兆赫兹,而检测系统的调制频率在几十至几百千赫兹范围之内,因此能够满足要求。光源驱动主要负责将调制波形放大到足够的功率去驱动光源发光。光源采用红外发光二极管,工作频率较高,适合波形为方波的调制光发射。 接收部分采用光敏二极管接收调制光线,将光信号转变为电信号。这种电信号通常较微弱,需进行滤波和放大后才能进行处理。调制信号的放大采用交流放大形式,可以将调制光信号与背景光信号分离开来,为信号处理提供方便。调制信号处理部分对放大后的信号进行识别,判断被检测对象的特性。因此,该模块的本质是将“交流”的、有用的调制光信号从“直流”的、无用的背景光信号中分离出来,从而达到抗干扰的目的。 2.3.2 光电探头 在机器人底盘前部安装有光电探头,共设置了5个检测点,其结构如图4所示。 从理论上讲,检测点越多,越密,识别的准确性与可靠性越高。但是硬件的开销与软件的复杂程度也相应增加。采用该寻线系统保证了检测的精确度,也节约了硬件的开销。发光二极管发出的调制光经地面反射到光敏二极管。光敏二极管产生的光电流随反射光的强弱线性变化。检测出这种变化,即可判断某一个检测点是否在白色引导线的上方,从而判断机器人和白色引导线的相对位置。 2.4 超声波测距传感器设计与实现 两路超声波传感器用以控制机器人避开障碍物,并预测机器人相对目的地距离,起导航作用,其接收部分与微控制器的捕获和定时管脚相连接。整个超声波检测系统由超声波发射、超声波接收和单片机控制等部分组成。发射部分由高频振荡器、功率放大器及超声波换能器组成。经功率放大器放大后,通过超声波换能器发射超声波。 图5给出由数字集成电路构成的超声波振荡电路,振荡器产生的高频电压信号通过电容C2隔除掉了信号中的直流量并给超声波换能器MA40S2S。其工作过程:U1A和UlB产生与超声波频率相对应的高频电压信号,该信号通过反向器U1C变为标准方波信号,再经功率放大,C2隔除直流信号后加在超声波换能器MA40S2S进行超声波发射。如果超声波换能器长时间加直流电压,会使其特性明显变差,因此一般对交流电压进行隔除直流处理。U2A为74ALS00与非门,control_port(控制端口)引脚为控制口,当control_port为高电平时,超声波换能器发射超声波信号。 图6示出为超声波接收电路。超声波接收换能器采用MA40S2R,对换能器接收到的信号采用集成运算放大器LM324进行信号放大,经过三级放大后,通过电压比较器LM339将正弦信号转换为TTL脉冲信号。INT_Port与单片机中断管脚相连,当接收到中断信号后,单片机立即进入中断并对超声波信号进行处理和判断。 3 实时操作系统μC/OS—II的移植 μC/OS—II是一个嵌入式实时操作系统内核,包含了任务调度、任务管理、时间管理、内存管理和任务间的通信与同步等基本功能。μC/OS—II进行任务调度时,会把当前任务的CPU寄存器存放到该任务堆栈中,然后再从另一个任务堆栈中恢复原来的工作寄存器,继续运行另一个任务。 根据各个控制功能和微控制器的资源结构对任务进行划分,共划分为7个应用任务,其划分过程如图7所示。无线串行通信采用中断接收方式,保证数据接收的实时性。 μC/OS一Ⅱ任务的建立包括定义任务堆栈、设定任务优先级、初始化该任务要求的系统硬件及实现具体的控制过程等4部分。现以任务1为例,介绍应用任务的建立过程。 在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应用程序,可使程序的设计和扩展变得容易,而且无需大的改动即可增加新的功能。通过将应用程序分割成若干独立的任务模块,可大大简化应用程序的设计过程;而且能快速、可靠地对实时性要求苛刻的事件。通过有效的系统服务、嵌入式实时操作系统,能使系统资源得到更好的利用。 4 调试运行 在机器人控制系统起动时,μC/OS一Ⅱ对堆栈空间、各个控制寄存器和外设器件的硬件进行初始化,并设定当前各个功能部件的初始状态。 在实时机器人系统下,机器人正常启动后,系统实时监视机器人在比赛场上的运行状况,若出现某一动作或功能无效则给出出错信息。正常运行时实时显示机器人在比赛场上的坐标值和动作状态,如图8所示。 5 结语 根据智能机器人的控制要求,设计了基于无线通信的嵌入式机器人控制系统。在软件设计上移植了嵌入式实时操作系统μC/OS一Ⅱ。利用光电检测模块和超声波导航模块感知外部信息,实现了对智能机器人的控制。

    时间:2021-04-15 关键词: 微控制器 嵌入式 控制系统 机器人 无线通信

  • 意法半导体宣布延长车身、底盘和安全MCU生命周期,推动汽车电子创新

    意法半导体宣布延长车身、底盘和安全MCU生命周期,推动汽车电子创新

    中国,2021年3月18日——横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST)宣布延长在全球汽车动力总成、底盘和车身应用中部署量达数百万的SPC56车规微控制器(MCU)的长期供货承诺。 意法半导体汽车处理器和射频技术事业部总经理Luca Rodeschini表示:“ SPC56系列在市场上经久不衰,现在仍是各种设计项目的首选汽车MCU,集运算性能、稳健性和可靠性于一身。为确保为我们客户的新应用以及市场上已有应用提供长期的支持服务,我们今天宣布将我们独有的产品生命周期计划延长至20年,这意味着2014年问市的SPC56 MCU至少可以在市场上存续到2034年。” 意法半导体的半导体创新技术正在推动当今的汽车电气化和智能驾驶趋势,提高了汽车的经济性,安全性和可靠性。ST将继续开发更先进、尖端的半导体产品,同时恪守公司对产品生命周期承诺,满足客户的独特需求。 ST将整合过的设计和经过市场验证的软件简单地移植到新的应用程序上,这节省了其中的开发资源和成本。客户可以延长其成功产品的寿命,并继续使用SPC56通用和高性能汽车MCU进行新的设计。 技术详情 SPC56系列PowerArchitecture®32位汽车MCU有单核和多核两个产品类别,性能可伸缩性高,非易失性存储器容量在256 KB至4 MB之间,提供多种外部接口,支持主流的汽车通信连接标准,例如,LINFlex,FlexCAN和FlexRay™,同时还包括10位和12位分辨率的ADC以及多个DSPI串行外围接口。 SPC56系列包括为车身和网关应用量身定制的通用车规MCU ,该系列产品提供丰富的外设接口,包括I2C、快速以太网、灵活可变的带看门狗和定时器(eTPU, eMIOS)的ADC通道。SPC56高性能MCU主攻动力总成和安全气囊控制等底盘安全应用,多核处理器为客户提供更高的性能。开发安全性至关重要的应用的设计人员可以选择支持ASIL-D功能性安全标准的产品。芯片内置安全功能包括存储器纠错码(ECC)保护、故障收集和控制单元(FCCU),以及芯片故障安全模式。 SPC56生态系统包括多个评估板和SPC5Studio 集成开发环境(IDE),为开发部署应用提供了一个资源丰富的开发框架。 SPC56 MCU已量产。了解价格优惠,申请样品,请联系当地的意法半导体销售办事处。

    时间:2021-03-18 关键词: MCU 意法半导体 微控制器

  • 意法半导体发布集经济性、便利性和性能于一身的新STM32WB无线微控制器

    意法半导体发布集经济性、便利性和性能于一身的新STM32WB无线微控制器

    中国,2021年3月17日——意法半导体推出整合基本功能与节能技术的新产品,扩大STM32WB* Bluetooth® LE微控制器(MCU)产品线。 双核微控制器 STM32WB15 和 STM32WB10超值系列 搭载主应用处理器Arm® Cortex®-M4和Bluetooth 5.2蓝牙处理器Cortex-M0+,保证两个处理器都能实现出色的实时性能。射频端链路预算达到102dBm,确保远距离网络连接稳定可靠,并集成巴伦(平衡-不平衡变换器)电路,节省电路板空间和材料清单成本。 新产品采用一种新的射频保持正常工作的超级省电模式,以及精心定制的外设和内存,适用于对成本敏感、注重功耗的嵌入式应用,包括可穿戴设备、信标、智能断路器、跟踪器, 物联网终端和工业自动化设备。 每款MCU的软件开发套件(SDK)都包括标准射频通信协议栈,支持专有通信协议,安全系统确保软件更新安全,保护品牌和设备数据完整性,专有代码读取保护(PCROP)技术保护知识产权。 随着这些新器件上市,STM32WB系列的封装型号也相应增多,提供多种封装配置选择,包括增加GPIO端口数量,类似封装之间的引脚到引脚兼容。客户可以利用不同的功能和存储容量升级应用,发挥所有封装的引脚兼容的优势,在不同的微控制器之间轻松地迁移设计。 开发生态系统包括支持各种应用的STM32Cube认证射频协议、软件扩展包和代码示例、STM32CubeMX 配置器和初始化代码生成器、STM32CubeIDE 开发环境、功能强大的STM32CubeMonitor-RF评估板以及相关的Nucleo开发板。 STM32WB15和STM32WB10超值系列MCU现已投产,采用QFN48封装,提供各种引脚兼容配置。

    时间:2021-03-17 关键词: 意法半导体 STM32WB 微控制器

  • 意法半导体推出具有更高性能和先进网络安全功能的STM32U5超低功耗微控制器

    意法半导体推出具有更高性能和先进网络安全功能的STM32U5超低功耗微控制器

    ❖ 采用高能效40纳米制造工艺和节能创新技术,使各个工作模式功耗更低 ❖ 基于Arm®嵌入式处理器内核,集成先进网络安全功能、优秀图形处理性能和各类外设接口,满足消费电子和工业应用的严格要求 中国,2021年3月12日——横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST)推出了新一代超低功耗微控制器STM32U5*系列,以满足穿戴、个人医疗、家庭自动化和工业传感器等对低功耗有严格高要求的智能应用设备。 STM32 MCU基于高效节能的Arm®Cortex®-M处理器处于市场领先,已经被广泛应用于家电、工业控制、计算机外设、通信设备、智慧城市及基础设施等数十亿个设备中。 新的STM32U5系列应用高能效的Arm Cortex-M33内核,集成意法半导体专有的创新节能技术和片上IP,在提升系统性能的同时极大降低了系统功耗。新产品系列应用各类新的设计,匹配现代应用发展,其中有,先进的网络安全功能,支持PSA和SESIP(物联网平台安全评估标准) 3级保证标准的安全硬件,还有图形加速器可实现功能丰富的图形用户界面提升用户体验。 意法半导体部门副总裁、微控制器事业部总经理Ricardo de Sa Earp表示: “在过去的五年中,ST微控制器全球份额几乎翻了一倍,STM32超低功耗微控制器出货量迄今超过20亿。ST凭借丰富的低功耗技术储备和对低功耗市场的专注,让我们在超低功耗微控制器类别具有很强的优势,并占有约25%的市场份额。我们预计STM32U5微控制器将会更受欢迎,客户利用这款产品能够开发出新的具有高能效、高性能、高网络安全的智能消费电子和工业产品。” Arm物联网业务副总裁Mohamed Awad表示:“当今的智能应用要求高能效,并且要有安全根基。 ST将Arm技术整合到最新的MCU中,把能效和安全性提升到一个新的水平,而开发人员还可以利用Arm Keil® MDK实现能效最大化。” 意法半导体还开发了STM32U5 IoT Discovery Kit (B-U585I-IOT02A)物联网开发套件,集成MCU与Wi-Fi®模块、Bluetooth®模块和各种传感器。微软已经将这个工具套件指定为新的Azure认证设备计划参考板。微软公司副总裁、Azure IoT业务部主管Sam George 表示:“利用STM32U5微控制器的先进功能,STM32U5物联网开发套件为学习开发基于Azure RTOS的Azure IoT服务的最佳平台。” 该套件将在今年晚些时候开售。 在STM32U5的主要客户中,市场领先的云通信平台Twilio已使用该系列MCU创建了一个叫做Microvisor的创新物联网设备开发平台。Twilio的首席产品经理Jonathan Williams表示:“作为首批使用STM32U5的开发者,我们的Twilio Microvisor为客户提供了一个具有超低功耗,高效能和先进网络安全功能的独特组合。” STM32U5 MCU现已开始向主要客户提供样品,并将于2021年9月全面投产。有多种封装可供选择,其中包括4.2mm x 3.95mm WLCSP和7mm x 7mm UQFN48和UFBGA169。 技术详情 省电功能 新系列微控制器引入了一个创新的自控模式,可以让直接存储访问(DMA)控制器和外围设备在大多数设备休眠时保持正常工作,以节省电能。精细的操作模式控制可以关闭MCU的部分内存,避免给闲置单元供电。此外,STM32U5 MCU采用40nm制造技术,一个适用于MCU的先进制程,可节省动态工作模式下功耗。 新产品还传承了上一代超低功耗MCU STM32L0,STM32L4和STM32L5的成功的产品特性,包括根据工作负荷优化能耗的动态电压调节和高效读取闪存的ST ART Accelerator™访存加速技术,并且现在,除内存外, ST ART Accelerator的最新功能还允许读取MCU外部闪存。 通过集成一个先进的DC/DC电压转换器和低压降(LDO)稳压器,系统可以灵活选择内核供电方式,从而将STM32U5将动态功耗降低到19µA/MHz以下。 升级外设 除了节省功耗外,设计人员还可以利用新功能来满足应用的严格要求,例如,更高的闪存密度、高达2MB的片上存储容量,片外存储器快速接口可以使系统进一步扩容。最高0.5MB的片上闪存将耐擦写能力提高到100,000次读/写,为用户数据保存提高可靠保证。 针对下一代感测和跟踪应用,新系列产品还提供了先进的高速14位模数转换器(ADC)。 多功能数字滤波器(MDF)和音频数字滤波器(ADF)取代了意法半导体久经考验的Sigma-Delta调制数字滤波器(DFSDM)。极大提高了声音检测功能,通过提高声音活动检测性能,这些功能让用户能够将AI集成到基于低成本、低功耗微控制器的应用场景。此外,通过在产品RAM存储器内嵌入纠错码(ECC)存储器,STM32U5 MCU还可以满足关键安全应用的要求。 增强网络安全性 主打网络安全的STM32L5系列搭载支持Arm TrustZone®技术的Cortex-M33处理器内核,集成意法半导体独有的安全功能,在此基础上,STM32U5系列引入了最新最先进的技术: · AES加密引擎和公钥算法加速器(PKA)硬件单元具有抵御侧信道攻击的能力 · 使用硬件唯一密钥(HUK)保护数据存储安全 · 主动防篡改检测 · 内部监控技术可以在发生干扰攻击时删除保密数据,有助于满足PCI安全标准委员会(PCI SSC)对销售终端设备(POS)的安全要求。 新生态系统资源 STM32Cube软件套件将集成Azure RTOS实时操作系统,并具有STM32CubeMX和STM32CubeIDE等工具的支持,以及应用代码示例,为STM32Cube带来更多重要优势,例如优异性能和行业认证。 B-U585I-IOT02A探索套件将让开发者能够开发各种应用,充分探究低功耗通信、多路传感器和直接上云功能。开发板上集成Wi-Fi和蓝牙模块、麦克、温湿传感器、磁力计、加速度计和陀螺仪、压力传感器、飞行时间传感器和手势检测传感器。

    时间:2021-03-12 关键词: 意法半导体 STM32U5 微控制器

  • 瑞萨RA产品家族通过PSA 2级和SESIP认证,进一步扩大在物联网安全领域的领导地位

    瑞萨RA产品家族通过PSA 2级和SESIP认证,进一步扩大在物联网安全领域的领导地位

    2021 年 3 月 10 日,日本东京讯 - 全球半导体解决方案供应商瑞萨电子集团今日宣布, RA产品家族32位Arm® Cortex®-M微控制器(MCU)获得PSA 2级认证和IoT平台安全评估标准(SESIP)认证。 配备灵活配置软件包(FSP)的RA6M4 MCU已通过PSA 2级认证,在RA4和RA6系列MCU获得PSA 1级认证的基础上进一步进行扩展。瑞萨RA6M3、RA6M4和RA4M2 MCU产品群均已通过“物理和逻辑攻击者”防护认证的SESIP1标准。 除被广泛认可的行业认证外,瑞萨RA MCU还通过在Armv8-M的Arm TrustZone®基础上结合经NIST CAVP认证的安全加密引擎,为客户打造先进的物联网安全性。RA产品家族融合了基于硬件的安全功能,包含从简单的AES加速,到MCU内隔离的全集成加密子系统。安全加密引擎提供对称与非对称的加密/解密、哈希函数、真随机数发生器(TRNG)和高级密钥管理功能,包括密钥生成功能和MCU硬件相关的唯一密钥封装功能。如未遵循正确的访问协议,访问管理电路将关闭加密引擎,内置专用RAM可确保明文密钥永远不会暴露于任何CPU或外设总线。 瑞萨电子物联网及基础设施事业本部高级副总裁Roger Wendelken表示:“瑞萨电子非常了解安全性对于物联网设计人员来说至关重要,因此我们从一开始就以安全为前提来设计RA产品家族。如今,这些行业认证进一步增强了RA产品针对物联网应用的安全特性。” Brightsight战略、政策与传播高级总监Carlos Serratos表示:“我们很高兴与瑞萨电子合作完成SESIP和PSA认证项目。瑞萨RA产品家族所获的认证很好证明了安全标准与行业息息相关。OEM厂商越来越意识到认证设备作为有效风险管控工具并与多种设备认证保持一致的价值所在。目前认证主要是面向关键基础设施中使用的设备,并正稳步成为IoT领域其它设备的标准。” PSA认证构建了一个保护联网设备的框架,涵盖从安全分析到安全评估以及认证。该框架提供标准化资源,以解决物联网开发日益细分化的需求,从而确保安全性不再是产品开发的壁垒。PSA认证通过对PSA信任根(PSA-RoT)进行第三方实验室评估,PSA 2级认证证明产品可以防范可扩展软件攻击。评估实验室借助PSA-RoT的漏洞分析和渗透测试以确定是否满足PSA-RoT保护配置文件的九项安全要求。 SESIP是通用标准方法(ISO 15408-3)的优化版本,用于评估IoT组件和联网平台。SESIP定义安全功能要求(SFR)目录,产品开发者可使用该目录构建其安全设备,并根据其特定的威胁模型和用例进行适当扩展。SESIP还合并且完善通用标准安全保证要求(SAR),包括对ALC_FLR.2缺陷报告程序的要求。瑞萨电子通过PSIRT(Product Security Incident Response Team,产品安全事件响应团队)流程和公开网页渠道以解决这一问题。SESIP方法专为SFR重用和映射至其它认证而设计,使产品开发人员能够根据其它行业标准(如IEC 62443等)对其设备进行适当的认证。

    时间:2021-03-10 关键词: 瑞萨 RA 微控制器

  • 十分出色的一款微控制器,TI从不让我们失望

    十分出色的一款微控制器,TI从不让我们失望

    一直以来,微控制器MCU都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在,小编将为大家带来TI CC2640R2L微控制器的相关介绍,详细内容请看下文。 一、TI CC2640R2L微控制器概述 CC2640R2L器件是支持Bluetooth®5.1低功耗和专有2.4 GHz应用的2.4 GHz无线微控制器(MCU)。该器件针对医疗,资产跟踪,个人电子产品,零售自动化,楼宇自动化市场以及需要工业性能的应用中的低功耗无线通信和高级传感进行了优化。该设备的突出功能包括: 支持Bluetooth®5.1功能:LE编码PHY(远程),LE 2-Mbit PHY(高速),广告扩展,多个广告集,以及向后兼容性和对Bluetooth®5.0及更低版本中关键功能的支持能源规格。 SimpleLink™CC2640R2软件开发套件(SDK)中包含标准的Bluetooth®5.1软件协议栈,用于在功能强大的Arm®Cortex®-M3处理器上开发应用程序。 具有加密加速器的基于闪存的体系结构,并提供片上和片外OAD。 专用软件控制的无线电控制器(Arm®Cortex®-M0)提供灵活的低功耗RF收发器功能,以支持多个物理层和RF标准。 蓝牙®低功耗(对于1Mbps PHY为-97 dBm)具有出色的无线电灵敏度和鲁棒性(选择性和阻塞)性能。 CC2640R2L器件是SimpleLink™微控制器(MCU)平台的一部分,该平台由Wi-Fi,蓝牙低功耗,线程,ZigBee,低于1 GHz的MCU和主机MCU组成,它们均共享一个通用的,易于使用的具有单个核心软件开发套件(SDK)和丰富工具集的开发环境。一次性集成SimpleLink™平台使您能够将产品组合的设备的任意组合添加到设计中,从而在设计需求发生变化时实现100%的代码重用。 二、TI CC2640R2L微控制器详述 · 部分 在简单了解了TI CC2640R2L微控制器的总体概述后,我们再从射频核心、内存和时钟系统三个方面来详细了解下这款微控制器。 (一)射频核心 RF内核包含一个Arm Cortex-M0处理器,该处理器连接模拟RF和基带电路,处理往返于系统端的数据,并将信息位组合为给定的数据包结构。 RF内核为主CPU提供了基于命令的高级API。 RF内核能够自主处理无线电协议中对时间要求严格的方面(低功耗蓝牙),从而减轻了主CPU的负担,并为用户应用程序留下了更多资源。 RF内核具有专用的4 KB SRAM块,并且最初从单独的ROM存储器运行。 客户无法对Arm CortexM0处理器进行编程。 (二)闪存方面 闪存为代码和数据提供非易失性存储。 闪存是系统内可编程的。 SRAM(静态RAM)可用于数据存储和代码执行,可分为两个4 KB块和两个6 KB块。 可以分别为每个块启用或禁用待机模式下RAM内容的保留,以最大程度地降低功耗。 此外,如果禁用了闪存缓存,则可以将8-KB缓存用作通用RAM。 ROM提供了预编程的嵌入式TI-RTOS内核,Driverlib和较低层的协议栈软件(蓝牙低能耗控制器)。 它还包含一个引导加载程序,可用于使用SPI或UART对设备进行重新编程。 对于CC2640R2Lxxx器件,该ROM包含Bluetooth 4.2低能耗主机和控制器软件库,剩余的闪存可供客户应用使用。 (三)时钟系统 CC2640R2L支持两个外部和两个内部时钟源。 需要使用24 MHz的晶体作为无线电的频率参考。该信号在内部被加倍以创建48MHz时钟。 32 kHz晶振是可选的。 如果设备要在保持连接的情况下进入任何睡眠模式,则低功耗蓝牙要求低速时钟的精度要优于±500 ppm。 内部32kHz RC振荡器可以在某些使用情况下得到补偿以满足要求。低速晶体振荡器设计为与32 kHz手表型晶体一起使用。 内部高速振荡器(48-MHz)可用作CPU子系统的时钟源。如果不使用低功耗晶体振荡器,则可以使用内部低速振荡器(32.768-kHz)作为参考。 32 kHz时钟源可以通过GPIO用作外部时钟参考。 经由小编的介绍,不知道你对TI CC2640R2L微控制器是否充满了兴趣?如果你想对TI CC2640R2L微控制器有更多的了解,不妨尝试度娘更多信息或者在我们的网站里进行搜索哦。

    时间:2021-03-06 关键词: MCU CC2640R2L 微控制器

  • 嵌入式微控制器应用中的无线(OTA)更新:设计权衡与经验教训

    嵌入式微控制器应用中的无线(OTA)更新:设计权衡与经验教训

    摘要 许多嵌入式系统部署在操作人员难以或无法接近的地方。物联网(IoT)应用尤其如此,这些应用通常大量部署并且电池寿命有限。实例包括监控人员或机器健康状况的嵌入式系统。这些挑战加上快速迭代的软件生命周期,导致许多系统需要支持无线(OTA)更新。OTA更新用新软件替换嵌入式系统的微控制器或微处理器上的软件。虽然很多人非常熟悉移动设备上的OTA更新,但在资源受限的系统上设计和实施会带来许多不同的挑战。本文将介绍针对OTA更新的若干不同软件设计,并讨论其优缺点。我们将了解OTA更新软件如何利用两款超低功耗微控制器的硬件特性。 构建模块 服务器和客户端 OTA更新用新软件替换器件上的当前软件,新软件以无线方式下载。在嵌入式系统中,运行此软件的器件通常是微控制器。微控制器是一种小型计算器件,其存储器、速度和功耗均很有限。微控制器通常包含微处理器(核心)和用于执行特定操作的数字硬件模块(外设)。工作模式下典型功耗为30μA/MHz至40μA/MHz的超低功耗微控制器是此类应用的理想选择。使用这些微控制器上的特定硬件外设并将其置于低功耗模式,是OTA更新软件设计的重要组成部分。图1显示了一个可能需要OTA更新的嵌入式系统实例。可以看到,一个微控制器与无线电和传感器相连,这可用在物联网应用中,利用传感器收集有关环境的数据,并利用无线电定期报告数据。系统的这一部分称为边缘节点或客户端,是OTA更新的目标。系统的另一部分称为云或服务器,是新软件的提供者。服务器和客户端利用收发器(无线电)通过无线连接进行通信。 图1.示例嵌入式系统中的服务器/客户端架构 何为软件应用程序? OTA更新过程的大部分操作是将新软件从服务器传输到客户端。软件从源格式转换为二进制格式之后,作为一个字节序列进行传输。转换过程会编译源代码文件(例如c、cpp),将其链接成一个可执行文件(例如exe、elf),然后将可执行文件转换为可移植的二进制文件格式(例如bin、hex)。概言之,这些文件格式包含一个字节序列,此字节序列属于微控制器中存储器的特定地址。通常,我们将通过无线链路发送的信息概念化为数据,例如更改系统状态的命令或系统收集的传感器数据。就OTA更新而言,数据就是二进制格式的新软件。在很多情况下,二进制文件非常大,无法通过单次传输从服务器发送到客户端,这意味着需要将二进制文件放入多个不同的数据包中,此过程称为“分包”。为了更好地说明此过程,图2演示了软件的不同版本如何生成不同的二进制文件,从而在OTA更新期间发送不同的数据包。在这个简单例子中,每个数据包包含8字节数据,前4个字节表示客户端存储器中用来存储后4个字节的地址。 主要挑战 基于对OTA更新过程的这种高层次描述,OTA更新解决方案必须应对三大挑战。第一个挑战与存储器有关。软件解决方案必须将新软件应用程序组织到客户端器件的易失性或非易失性存储器中,以便在更新过程完成时可以执行它。解决方案必须确保将前一版本的软件保留为后备应用程序,以防新软件出现问题。此外,当复位和断电重启时,我们必须让客户端器件的状态——例如当前运行的软件版本以及它在存储器中的位置——保持不变。第二大挑战是通信。新软件必须以离散数据包的形式从服务器发送到客户端,每个数据包都要放在客户端存储器中的特定地址。分包方案、数据包结构和数据传输协议必须在软件设计中考虑周全。最后一个主要挑战是安全性。当新软件以无线方式从服务器发送到客户端时,我们必须确保服务器是可信任方。这种安全挑战称为身份验证。我们还必须对新软件进行模糊处理以防观察者偷窥,因为其中可能包含敏感信息。这种安全挑战称为保密。安全性的最后一个要素是完整性,即确保新软件在通过无线方式发送时不会损坏。 图2.软件应用程序的二进制转换和分包过程 第二阶段引导加载程序(SSBL) 了解引导序列 主引导加载程序是一种软件应用程序,永久驻留在微控制器的只读存储器中。主引导加载程序所在的存储区域称为信息空间,有时用户无法访问。每次复位都会执行该应用程序,一般完成一些必要的硬件初始化,并且可能将用户软件加载到存储器中。但是,如果微控制器包含片内非易失性存储器(如闪存),则引导加载程序不需要进行任何加载,只需将控制权转移到闪存中的程序即可。如果主引导加载程序不支持OTA更新,则必须有第二阶段引导加载程序。与主引导加载程序一样,SSBL会在每次复位时运行,但将实施OTA更新过程的一部分。此引导序列如图3所示。本节将说明为什么需要第二阶段引导加载程序,并解释如何指定此应用程序的作用是一个重要设计权衡。 经验教训:务必有一个SSBL 从概念上讲,省略SSBL并将所有OTA更新功能放入用户应用程序似乎更简单,因为这样的话,OTA过程可以无缝利用现有的软件框架、操作系统和设备驱动程序。图4显示了一个选择此方法的系统的存储器映射和引导序列。 应用程序A是部署在现场微控制器上的原始应用程序。此应用程序包含OTA更新相关软件,当服务器请求时,利用该软件可下载应用程序B。下载完成且应用程序B经过验证之后,应用程序A将对应用程序B的复位处理程序执行分支指令,以将控制权转移给应用程序B。复位处理程序是一小段代码,用作软件应用程序的入口点,并在复位时运行。在这种情况下,复位是通过执行一个分支来模拟,这相当于函数调用。这种方法有两大问题: ► 许多嵌入式软件应用程序采用实时操作系统(RTOS),其允许将软件拆分为多个并发任务,每个任务在系统中具有不同的职责。例如,图1所示的应用程序可能有用于读取传感器的RTOS任务,对传感器数据运行某种算法的RTOS任务,以及与无线电接口的RTOS任务。RTOS本身始终处于活动状态,负责根据异步事件或特定的基于时间的延迟切换这些任务。因此,从RTOS任务分支到新程序是不安全的,因为其他任务会在后台继续运行。对于实时操作系统,终止某个程序的唯一安全方法是通过复位。 图3.使用SSBL的存储器映射和引导流程示例 图4.没有SSBL的存储器映射和引导流程示例 ► 基于图4,上述问题的解决办法是让主引导加载程序分支到应用程序B而不是应用程序A。但在某些微控制器上,主引导加载程序总是运行具有中断向量表(IVT)的程序;IVT是应用程序的一个关键部分,描述中断处理函数,位于地址0。这意味着必须以某种形式重定位IVT,使其复位映射到应用程序B。如果在IVT重定位期间发生断电重启,则系统可能会处于永久破损状态。 将SSBL固定在地址0可以解决这些问题,如图3所示。SSBL不是RTOS程序,因此可以安全地分支到新应用程序。地址0处的SSBL的IVT永远不会重新定位,所以不必担心断电重启会将系统置于灾难性状态。 设计权衡:SSBL的作用 我们花了很多时间讨论SSBL及其与应用软件的关系,但SSBL程序有何作用?至少,该程序必须确定当前应用程序是什么(其开始位置),然后分支到该地址。微控制器存储器中各种应用的位置一般保存在目录(ToC)中,如图3所示。这是持久内存中的一个共享区域,SSBL和应用软件均利用它来相互通信。当OTA更新过程完成时,新的应用程序信息会更新ToC。OTA更新功能的某些部分也可以被推送到SSBL。开发OTA更新软件时,确定推送哪些部分是重要的设计决策。上述最小SSBL将非常简单,易于验证,并且在应用程序的生命周期中很可能不需要修改。但是,这意味着每个应用程序都要负责下载和验证下一个应用程序。这可能导致无线电堆栈、设备固件和OTA更新软件的代码重复。另一方面,我们可以选择将整个OTA更新过程推送到SSBL。在这种情况下,应用程序只需在ToC中设置一个标志以请求更新,然后执行复位。SSBL随后执行下载序列和验证过程。这将最大限度地减少代码重复并简化应用专用软件。然而,这会引入一个新的挑战,那就是可能需要更新SSBL本身(即更新更新代码)。最终,决定SSBL中放置哪些功能将取决于客户端器件的存储器限制、下载的应用程序之间的相似性以及OTA更新软件的可移植性。 设计权衡:缓存和压缩 OTA更新软件中的另一个关键设计决策是在OTA更新过程中如何组织存储器中传入的应用程序。微控制器上通常有两类存储器:非易失性存储器(例如闪存)和易失性存储器(例如SRAM)。闪存用于存储应用程序的程序代码和只读数据,以及其他系统级数据,例如ToC和事件日志。SRAM用于存储软件应用程序的可修改部分,例如非常数全局变量和堆栈。图2所示的软件应用程序二进制文件仅包含非易失性存储器中存在的程序的某些部分。在启动例程期间,应用程序将初始化属于易失性存储器的部分。 在OTA更新过程中,每次客户端器件从服务器收到一个包含该二进制文件一部分的数据包时,便会将其存储到SRAM中。该数据包可以是压缩的,也可以是未压缩的。压缩应用程序二进制文件的好处是文件会变小,从而要发送的数据包会减少,下载过程中存储数据包所需的SRAM空间相应地减小。这种方法的缺点是压缩和解压缩会增加更新过程的处理时间,并且必须在OTA更新软件中捆绑压缩相关代码。 新应用软件属于闪存,但在更新过程中到达SRAM,因此OTA更新软件需要在更新过程中的某个时刻执行对闪存的写操作。暂时将新应用程序存储在SRAM中的操作称为缓存。概言之,OTA更新软件可以采取三种不同的缓存方法。 ► 不缓存:每次包含新应用程序一部分的数据包到达时,便将其写入闪存中的目标位置。这种方案非常简单,可以最大限度地减少OTA更新软件中的逻辑数量,但要求完全擦除新应用程序对应的闪存区域。此方法会消磨闪存并增加开销。 ► 部分缓存:保留一个SRAM区域用于缓存,当新数据包到达时,将其存储在该区域中。当该区域填满时,将数据写入闪存以清空该区域。如果数据包无序到达或新应用程序二进制文件中存在间隙,这种方案可能会变得很复杂,因为需要一种方法来将SRAM地址映射到闪存地址。一种策略是让缓存充当闪存一部分的镜像。闪存被划分为若干称为页面的小区域,这是可供擦除的最小区域。得益于这种自然划分,一个好办法是在SRAM中缓存闪存的一页,当其填满或下一数据包属于其他页面时,便将该页写入闪存以清空缓存。 ► 完全缓存:在OTA更新过程中将整个新应用程序存储在SRAM中,只有从服务器完全下载好新应用程序之后才将其写入闪存。这种方法克服了前述方法的缺点,写入闪存的次数最少,OTA更新软件无需复杂的缓存逻辑。但是,这会限制所下载新应用程序的大小,因为系统的可用SRAM量通常远小于可用闪存量。 图5.使用SRAM缓存闪存的一页 图5显示了OTA更新过程中的第二种方案——部分缓存,来自图3和图4的应用程序A所对应的闪存部分被放大,并且显示了用于SSBL的SRAM的功能存储器映射。示例闪存页面大小为2 kB。最终,此设计决策将取决于新应用程序的大小和OTA更新软件容许的复杂度。 安全和通信 设计权衡:软件与协议 OTA更新解决方案还必须解决安全和通信问题。如图1所示,许多系统会在硬件和软件中实现通信协议,以支持系统的普通(非OTA更新相关)操作,例如交换传感器数据。这意味着服务器和客户端之间已经建立了(可能是安全的)无线通信的方法。类似图1所示的嵌入式系统可以使用的通信协议有低功耗蓝牙® (BLE)或6LoWPAN等。有时候,这些协议支持安全性和数据交换,OTA更新软件在OTA更新过程中可以利用。 OTA更新软件中必须构建的通信功能量最终将取决于现有通信协议提供的抽象程度。现有通信协议具有用于在服务器和客户端之间发送和接收文件的工具,OTA更新软件可以简单地将该工具用于下载过程。但是,如果通信协议较为原始,只有发送原始数据的工具,那么OTA更新软件可能需要执行分包处理,并提供元数据和新应用程序二进制文件。这也适用于安全挑战。如果通信协议不支持,OTA更新软件可能要负责对无线保密发送的字节进行解密。 总之,在OTA更新软件中实施哪些功能,例如自定义数据包结构、服务器/客户端同步、加密和密钥交换等,将取决于系统的通信协议提供了什么内容以及对安全性和稳健性的要求。下一节将提出一个完整的安全解决方案,其解决了之前介绍的所有挑战,我们将展示如何在此解决方案中利用微控制器的加密硬件外设。 解决安全挑战 我们的安全解决方案需要让新应用程序以无线方式保密发送,检测新应用程序中的任何损坏,并验证新应用程序是从受信任的服务器而不是恶意方发送的。这些挑战可通过加密操作来解决。具体而言,该安全解决方案可以使用两种加密操作:加密和哈希处理。加密使用客户端和服务器共享的密钥(密码)来对无线发送的数据进行模糊处理。微控制器的加密硬件加速器可能支持的特定加密类型是AES-128或AES-256,具体取决于密钥大小。除了加密数据,服务器还可以发送一个摘要以确保没有损坏。摘要通过对数据包进行哈希处理来生成,这是一种用于生成唯一代码的不可逆数学函数。在服务器产生消息或摘要之后,如果其任何部分遭到修改,比如在无线通信期间有一位发生翻转,则客户端在对数据包执行相同的哈希函数处理并比较摘要时,会注意到此修改。微控制器的加密硬件加速器可能支持的特定哈希处理类型是SHA-256。图6显示了微控制器中的加密硬件外设的框图,OTA更新软件驻留在Cortex-M4应用层中。此图还显示了其支持将受保护密钥存储在外设中,OTA更新软件解决方案可以利用这一点来安全存储客户端密钥。 图6.ADuCM4050上的加密加速器的硬件框图 解决身份验证这一最终挑战的常见技术是使用非对称加密。对于此操作,服务器会生成一个公钥-私钥对。私钥只有服务器知道,客户端知道公钥。服务器使用私钥可以生成给定数据块的签名,例如要无线发送的数据包的摘要。签名被发送给客户端,后者可以使用公钥验证签名。这样,客户端就能确认消息是从服务器而不是恶意第三方发送的。此序列如图7所示,实线箭头表示函数输入/输出,虚线箭头表示无线发送的信息。 图7.使用非对称加密验证消息 多数微控制器没有用于执行这些非对称加密操作的硬件加速器,但可以使用Micro-ECC等专门针对资源受限器件的软件库来实现。该库需要一个用户定义的随机数生成功能,这可以利用微控制器上的真随机数发生器硬件外设来实现。虽然这些非对称加密操作解决了OTA更新期间的信任挑战,但是会消耗大量处理时间,并且需要将签名与数据一同发送,这会增加数据包大小。我们可以在下载结束时使用最后数据包的摘要或整个新软件应用程序的摘要执行一次此检查,但如此的话,第三方将能把不受信任的软件下载到客户端,这不太理想。理想情况下,我们希望验证所收到的每个数据包都来自我们信任的服务器,而且没有每次都需要签名的开销。这可以利用哈希链来实现。 哈希链将本节讨论的加密概念整合到一系列数据包中,以便在数学上将它们联系在一起。如图8所示,第一个数据包(编号0)包含下一个数据包的摘要。第一个数据包的有效载荷不是实际的软件应用程序数据,而是签名。第二个数据包(编号1)的有效载荷包含二进制文件的一部分和第三个数据包(编号2)的摘要。客户端验证第一个数据包中的签名并缓存摘要H0以供以后使用。当第二个数据包到达时,客户端对有效载荷进行哈希处理并将其与H0进行比较。如果它们匹配,客户端便可确定该后续数据包来自可信服务器,而无需费力进行签名检查。生成此链的高开销任务留给服务器完成,客户端只需在每个数据包到达时进行缓存和哈希处理,确保到达的数据包完整无损并验明正身。 图8.将哈希链应用于数据包序列 实验设置 解决本文所述存储器、通信和安全设计挑战的超低功耗微控制器是ADuCM3029和ADuCM4050.这些微控制器包含本文讨论的用于OTA更新的硬件外设,例如闪存、SRAM、加密加速器和真随机数发生器。这些微控制器的器件系列包(DFP)为在这些器件上构建OTA更新解决方案提供了软件支持。DFP包含外设驱动,以便为使用硬件提供简单灵活的接口。 硬件配置 为了验证本文讨论的概念,我们利用ADuCM4050创建了OTA更新软件参考设计。对于客户端,一个ADuCM4050 EZ-KIT®使用收发器子板马蹄形连接器连接到ADF7242。客户端器件如图9左侧所示。对于服务器,我们开发了一个在Windows PC上运行的Python应用程序。Python应用程序通过串行端口与另一个ADuCM4050 EZ-KIT通信,后者也以与客户端相同的配置连接一个ADF7242。但是,图9中右边的EZ-KIT不执行OTA更新逻辑,只是将从ADF7242接收到的数据包中继给Python应用程序。 图9.实验硬件设置 软件组件 软件参考设计对客户端器件的闪存进行分区,如图3所示。主要客户端应用程序具有非常好的移植性和可配置性,以便其他方案或其他硬件平台也可以使用。图10显示了客户端器件的软件架构。请注意,虽然我们有时将整个应用程序称为SSBL,但在图10中,并且从现在开始,我们在逻辑上将真正的SSBL部分(蓝色)与OTA更新部分(红色)分开,因为后者不一定需要完全在上述应用程序中实现。图10所示的硬件抽象层使OTA客户端软件可移植并独立于任何底层库(以橙色显示)。 图10.客户端软件架构 软件应用程序实现图3中的引导序列(一个用于从服务器下载新应用程序的简单通信协议)和哈希链。通信协议中的每个数据包都有12字节的元数据头、64字节的有效载荷和32字节的摘要。此外,它还有如下特性: ► 缓存:根据用户配置,支持不缓存或缓存闪存的一页。 ► 目录:ToC设计为仅容纳两个应用程序,并且新应用程序总是下载到最旧的位置,以保留一个备用应用程序。这称为A/B更新方案。 ► 消息传递:支持ADF7242或UART进行消息传递,具体取决于用户配置。使用UART进行消息传递可免除图9左侧的EZ-KIT,仅保留右侧套件用于客户端。这种有线更新方案对初始系统启动和调试很有用。 结果 除了满足功能要求并通过各种测试之外,软件的性能对于判断项目成功与否也很重要。通常使用两个指标来衡量嵌入式软件的性能:占用空间和周期数。占用空间是指软件应用程序在易失性(SRAM)和非易失性(闪存)存储器中占用的空间大小。周期数是指软件执行特定任务所使用的微处理器时钟周期数。它与软件运行时间相似,但在执行OTA更新时,软件可能进入低功耗模式,此时微处理器处于非活动状态,不消耗任何周期。虽然软件参考设计没有针对任何一个指标进行优化,但它们对于程序基准测试和比较设计权衡非常有用。 图11和图12显示了在ADuCM4050上实现的OTA更新软件参考设计的占用空间(不缓存)。这些图根据图10所示的组件进行划分。如图11所示,整个应用程序使用大约15 kB的闪存。鉴于ADuCM4050包含512 kB闪存,此占用空间非常小。真正的应用软件(为OTA更新过程开发的软件)仅需1.5 kB左右,其余用于库,例如DFP、Micro-ECC和ADF7242堆栈。这些结果有助于说明SSBL应在系统中扮演什么角色的设计权衡。15 kB占用空间的大部分是用于更新过程。SSBL本身仅占用大约500字节的空间,另外还有1 kB到2 kB的DFP代码,用于访问闪存驱动器之类的器件。 图11.闪存占用空间(字节) 图12.SRAM占用空间(字节) 为了评估软件的开销,我们在每次接收数据包时计数周期,然后计算每个数据包平均消耗的周期数。每个数据包都需要AES-128解密、SHA-256哈希处理、闪存写入和某种数据包元数据验证。数据包有效载荷为64字节且不缓存时,处理单个数据包的开销为7409个周期。使用26 MHz内核时钟时,大约需要285微秒的处理时间。该值是利用ADuCM4050 DFP中的周期计数驱动程序计算的(未调整周期数),并且是100 kB二进制文件下载期间(约1500个数据包)的平均值。为使每个数据包的开销最小,DFP中的驱动程序应利用ADuCM4050上的直接存储访问(DMA)硬件外设来执行总线事务,并且驱动程序在每次事务处理期间将处理器置于低功耗休眠状态。每个事务中不存在一个万能的状态如果我们禁用DFP中的低功耗休眠并将总线事务更改为不使用DMA,则每个数据包的开销将增加到17,297个周期。这说明了高效使用器件驱动程序对嵌入式软件应用程序是有影响的。虽然减少每个数据包的数据字节数也可以降低开销,但每个数据包的数据字节数翻一倍达到128时,周期数仅有少量增加,相同实验得到的周期数为8362。 周期数和占用空间也解释了先前讨论的权衡——缓存数据包数据而不是每次都写入闪存。使能缓存一页闪存后,每个数据包的开销从7409减少到5904个周期。此20%减幅来自于更新过程跳过了大多数数据包的闪存写入,仅在缓存已满时才执行闪存写入。其代价是SRAM占用面积增加。不使用缓存时,HAL只需要336个字节的SRAM,如图12所示。但是,当使用缓存时,必须保留一个相当于闪存一整页的空间,故SRAM占用增加到2388字节。HAL使用的闪存也会少量增加,原因是需要额外代码来判断缓存何时必须清空。 这些结果证明,设计决策对软件性能会有切实的影响。不存在一个万能的解决方案,每个系统都有不同的要求和约束,OTA更新软件需要视具体情况具体对待。希望本文阐明了在设计、实现和验证OTA更新软件解决方案时遇到的常见问题和权衡。 参考文献 Nilsson、Dennis Kengo和Ulf E. Larson。“智能车辆的无线安全固件更新”。ICC研讨会——2008年IEEE国际通信会议,2008年5月。

    时间:2021-03-05 关键词: OTA 微控制器 嵌入式

  • 什么是NFC?大佬带你看恩智浦的这款NFC微控制器!

    什么是NFC?大佬带你看恩智浦的这款NFC微控制器!

    在这篇文章中,小编将为大家带来恩智浦PN7462系列NFC微控制器的相关报道。如果你对本文即将要讲解的内容存在一定兴趣,不妨继续往下阅读哦。 现在,NFC是很多智能设备必备的功能之一。那么,什么是NFC呢?NFC,也就是近场通信,是一种新兴的技术,使用了NFC技术的设备(例如移动电话)可以在彼此靠近的情况下进行数据交换,是由非接触式射频识别(RFID)及互连互通技术整合演变而来的,通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能,利用移动终端实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等应用。下面,小编将对恩智浦的PN7462系列NFC微控制器予以阐述。 PN7462系列是32位基于Arm Cortex-M0的NFC微控制器系列,可提供高性能和低功耗。 与现有架构相比,它具有简单的指令集和存储器寻址,并具有减小的代码大小。 PN7462系列提供了一个一体化解决方案,具有NFC等功能,支持所有NFC论坛模式,微控制器,可选的接触式智能卡读卡器以及单个芯片中的软件。 它以高达20 MHz的CPU频率运行。 PN7462系列中的所有产品都配备了12 kB的SRAM数据存储器和4 kB的EEPROM。该系列中的所有产品还包括一个带有高速模式I2C总线,SPI,USB或高速UART的主机接口,以及两个主接口SPI和Fast-mode Plus I2C总线。 四个通用计数器/定时器,一个随机数发生器,一个CRC协处理器和多达21个通用I / O引脚。 PN7462系列NFC微控制器提供了一种单芯片解决方案,可构建非接触式或接触式和非接触式应用。它配备了高度集成的大功率输出NFC-IC,可在13.56 MHz下进行非接触式通信,从而实现了RF级的EMV兼容,而无需额外的外部有源组件。 通过将接触式ISO / IEC 7816接口集成在单个芯片上,PN7462AUHN为双接口智能卡读卡器提供了一种解决方案。 PN7412AUHN仅提供用于接触式阅读器的解决方案。 PN7462AUHN和PN7412AUHN接触接口通过执行电流限制,短路检测,ESD保护以及电源监控,为卡提供了高度的安全性。在PN7462AUHN,PN7412AUHN和PN7462AUEV上,还实现了额外的UART输出,以解决需要多个接触卡插槽的应用。它使与多个智能卡插槽接口(如TDA8026)的轻松连接成为可能。 PN7462AUHN和PN7412AUHN在所有卡触点上提供热保护和短路保护。它还提供了由软件或硬件启动的自动激活和停用序列。 恩智浦PN7462系列NFC微控制器采用Arm Cortex-M0微控制器,下面我们来详细了解以下。 PN7462系列是基于Arm Cortex-M0的32位微控制器,针对低成本设计,高能效和简单指令集进行了优化。CPU使用内部时钟运行,该内部时钟可以配置为提供20 MHz,10 MHz和5 MHz之类的频率。 PN7462系列的外设补充包括一个160 kB闪存,一个12kB SRAM和一个4 kB EEPROM。它还包括一个可配置的主机接口(Fastmode Plus和高速I2C,SPI,HSUART和USB),两个主接口(Fastmode Plus I2C,SPI),4个计时器,12个通用I / O引脚,一个ISO / IEC 7816接触卡接口(仅限PN7462AUHN),一个ISO / IEC 7816-3&4 UART(仅限PN7462AUHN和PN7462AUEV)和一个13.56 MHz NFC接口。 而在内存方面,PN7462系列包含160/80 kB的片上闪存程序存储器,具体取决于版本。可以通过片内引导加载程序软件使用系统内编程(ISP)或应用程序内编程(IAP)对闪存进行编程。闪存分为两个80 kB的实例,每个扇区由64页的单个页面组成64个字节。 PN7462系列包含40 kB的片上ROM存储器。片上ROM包含引导加载程序,USB大容量存储主下载以及以下应用程序编程接口(API): • 对闪存的应用程序内编程(IAP)支持 • 调试接口的生命周期管理,闪存的代码写保护和USB大容量存储主下载 • USB描述符配置 • 配置超时和打击垫供应源 上述所有信息便是小编这次为大家推荐的有关恩智浦PN7462系列NFC微控制器的内容,希望大家能够喜欢,想了解更多有关NFC的信息或者其它内容,请关注我们网站哦。

    时间:2021-03-05 关键词: NFC NFC微控制器 微控制器

  • 树莓派又出新品了?请查收这份Pico入门指南!

    时间:2021-03-04 关键词: 树莓派 Pico 微控制器

  • Silicon Labs扩展屡获殊荣的xG22平台,为物联网边缘应用提供经优化的32位MCU

    Silicon Labs扩展屡获殊荣的xG22平台,为物联网边缘应用提供经优化的32位MCU

    中国,北京 - 2021年3月4日 - Silicon Labs(亦称“芯科科技”)宣布推出EFM32PG22(PG22)32位微控制器(MCU),这是一款低成本、高性能的解决方案,拥有业界领先的低功耗、性能及安全性。凭借易于使用且高精度的模拟功能,PG22非常适合于快速开发尺寸受限且对低功耗运行有严苛要求的消费和工业应用。 Silicon Labs物联网副总裁Matt Saunders表示:“市场对大批量、低功耗物联网(IoT)产品的需求一直在快速增长。PG22是一款经过精心设计的32位MCU,其价格贴近8位MCU市场,在尺寸和代码方面与其对应的无线产品保持兼容。” PG22通过一系列独特的产品功能为市场提供领先的32位MCU性能,包括: · 超低功耗:运行模式下27 µA/MHz和EM2低功耗模式下1.1 µA(带有8k RAM保持); · 76.8 MHz的Arm® Cortex®-M33内核; · 具有64k / 128k / 256k / 512k闪存和32k RAM; · 紧凑的封装:5 mm x 5 mm QFN40(26 GPIO)或4 mm x 4 mm QFN32(18 GPIO); · 领先的设备安全性,包括具有信任根和安全加载程序(RTSL)的安全启动; · 多种外设,例如16位ADC、PDM、内置睡眠晶体和温度传感器。 PG22与屡获殊荣的EFR32xG22无线SoC(BG22、MG22和FG22)保持引脚及软件兼容,使设计人员可以利用可扩展的嵌入式平台来简化产品开发,提高成本效益。凭借与xG22 SoC完全一致的外形尺寸和代码,开发人员能够进行应用程序共享,并以即插即用的方式升级产品来支持低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)、Zigbee或专有(2.4 GHz)无线连接。 价格与供货 EFM32PG22 MCU现已可供货,支持5mm x 5mm QFN40和4mm x 4mm QFN32封装。PG22 MCU是低成本的嵌入式MCU,批量价格低于1美元。PG22开发套件也已经准备就绪,此款小尺寸原型开发板零售价格为19.99美元。

    时间:2021-03-04 关键词: 物联网 MCU 微控制器

  • 目前全网最详细的树莓派 Pico入门指南!

    2021年1月底的时候,树莓派基金会发布了一个重磅消息,推出了进军微控制器领域的树莓派Pico。 功能强劲,价格便宜的特性让Pico受到了全世界创客们的关注,这篇文章就来给大家介绍一下Pico这个小玩意儿。 文章原文来自DroneBot Workshop,负责人是一个非常和蔼的老爷爷。有条件的小伙伴可以去油管关注一下他。 这篇文章使用MicroPython在树莓派 Pico上编程,一起来看看三十块的微控制器究竟能做些什么。 介绍 树莓派基金会发布微控制器本身就是一个大消息,毕竟在这之前,这个世界上最流行的单板电脑的制造商从来没有表示过对微控制器的兴趣。 不仅仅是树莓派Pico的公布让人感到意外,这次树莓派还自己打造了一款新的芯片。他们没有在现有代码的基础上,支持基于ESP32或SAMD21的设计,而是选择创建自己的微控制器。 所以谈到Pico时,我们都是新手。 树莓派也在官网发布了一大堆技术文档,还有一本名为《Get Started with MicroPython on Raspberry Pi Pico》的说明书。它有纸质版,也有PDF版下载。 除此之外,目前还没有关于Pico更深入的资料。不过随着时间的推移,这种情况很快就会改变,树莓派已经授权包括Adafruit在内的其他厂商在自己的设计中使用RP2040芯片。假以时日,就会给我们带来更多的代码和开发工具。 我们先来尝试一下,给Pico连接上一堆东西,会发生什么有趣的事情吧! 树莓派 Pico Pico是一块小小的板子,大小和Arduino Nano差不多。和所有树莓派一样,包装非常简陋,只是一个塑料包装内的Pico,而塑料包装本身就是从一条条的包装上剪下来的,非常像小时候吃的咪咪虾条或者是糖果的包装。 看看Pico的板子 四刀买到的就仅仅是这么一款裸板,没有多的,就是这么环保。 裸板不带针脚,需要自己焊。这是一块做工精良的电路板,也可以作为SMD元件,直接焊接到印刷电路板上。 俯视图 从顶部看,Pico是这样的。 板上最主要的功能是一端的microUSB连接器。它既用于通信,也用于给Pico供电。 在microUSB连接器旁边安装了一个板载LED,它内部连接到GPIO针脚25。 值得注意的是,这是整个Pico板上唯一的LED。 开机按钮安装在离LED稍低一点的地方,它可以让你改变Pico的启动模式,这样你就可以在上面加载MicroPython,进行拖拽式编程。 在板子的底部,你会看到三个连接点,这些连接点是用于串行Debug选项的,我们今天是入门,暂时不探讨这个问题,高级开发者会比较感兴趣。 在板子的中央是整个板子的“大脑”——RP2040 MCU,我们一会儿就会研究它的功能。 接地引脚 板子上有好几个地线,8个地线加上3针Debug连接器上的一个附加地线。 这些引脚很容易发现,它们是均匀的,而且是方形的,而不是像其他连接的圆形。 其中一个位于33号针脚的地线也被指定为模拟地线。 电源引脚 Pico是一个3.3V的逻辑器件,但由于内置了电压转换器和稳压器,它可以用一系列电源供电。 所有与电源相关的引脚都被安排在了一起,靠近microUSB连接器。 VBUS - 这是来自 microUSB 总线的电源,5 V。如果Pico不是由microUSB连接器供电,那么这里将没有输出。 VSYS - 这是输入电压,范围为 2 至 5 V。板载电压转换器将为 Pico 将其改为 3.3 V。 3V3 - 这是 Pico 内部调节器的 3.3 伏输出。只要将负载保持在 300ma 以下,它就可用于为其他组件供电。 还有几个输入可以让你控制 Pico 的电源。 3V3_EN - 你可以使用此输入禁用 Pico 的内部电压调节器,从而关闭 Pico 和由其供电的任何组件。 RUN - 可以启用或禁用 RP2040 微控制器,也可以将其复位。 GPIO引脚 树莓派 Pico板上有26个裸露的GPIO连接。 它们的排列顺序很好,在GPIO 22和GPIO 26之间有一个 "空隙"(这些 "缺失 "的引脚在内部使用)。 这些引脚都有多种功能,你可以为PWM配置多达16个引脚。 有两个I2C总线,两个UART和两个SPI总线,这些可以配置使用多种GPIO引脚。 模拟引脚 Pico有三个模数转换器,还有一个内部用于板载温度传感器的转换器。 ADC的分辨率为12位。 你也可以在ADC_VREF引脚上提供一个外部精密电压参考。其中一个接地点,即33脚上的ADC_GND被用作该参考点的接地点。 RP2040微控制器 树莓派 Pico是围绕基金会的新芯片RP2040微控制器而设计的。下面是它的参数: 双核32位ARM Cortex -M0+处理器 运行在48MHz,但可以超频到133MHz。 30个GPIO引脚(26个暴露) 可支持USB主机或设备模式 8 可编程I/O(PIO)状态机 RP2040能够支持高达16MB的片外闪存,不过在Pico中只有4MB。 树莓派基金会对这款芯片有很多计划,也已经授权给了很多其他厂商。 对Pico进行编程 你可以使用两种编程语言之一开始使用 Pico。 MicroPython - 一种专门为微控制器制作的解释语言。 C++ - 许多微控制器用户都熟悉C++,因为它被用于Arduino和ESP32板上。 虽然我急于将C++与Pico一起使用,以榨取它的每一克性能,但还是决定与大多数人一样,使用MicroPython。在这个早期的开发阶段,C++的工具还在进行最后的开发,期待着Pico成为PlatformIO和Arduino IDE板系列的一部分。 开始使用Pico 当我们拿到Pico板时,它被包装在一个塑料载体中,没有额外的零件。 除非你有计划将 Pico 表面贴装,或者你的唯一目的是只是点个灯,否则我们都需要一些引脚。 Pico 有 40 个引脚,每侧 20 个。另外三个针脚用于调试端口。 标准的公头针脚有 40 个针脚带,因此可以将其中一个针脚带减半,作为 Pico 的针脚使用。如果你想在 Debug 连接器上安装针脚,你需要另一个 3 针的公头,可以是直的或 90 度的。 焊接一个Pico 在开始对 Pico 进行编程之前,我们需要进行一些焊接工作!除了杜邦公头引脚之外,我们还需要合适的烙铁和一些焊料。 电烙铁的头需要精细一点,我们还需要一块清洁海绵和一个支架。 此外,我们还需要想办法在焊接Pico引脚时把它固定住,因为它们需要以精确的90度角安装到电路板上,这样才能装入无焊料面包板。 许多实验都使用无焊面包板来固定引脚,虽然这种方法可行,但有可能因热力或焊料飞溅而损坏面包板。 所以最好的解决方法是,你有一块老旧的面包板,用它作为针座。 我个人喜欢用几块便宜的灌注板、打孔实验板。我说的 "便宜 "是指单面的东西,没有排孔,只有一面是裸铜的。 两片这种东西很适合固定引脚,每当要焊接一个小模块或者单片机的时候,我就经常用这个。 把电烙铁加热到一定温度,然后加热引脚与焊盘的连接处,在另一面涂上焊料,千万不要直接涂到电烙铁上。加热零件,而不是焊料。 如果你想焊接Debug的3个引脚连接器(这是可选的),你可能应该先做。这些引脚的方向与GPIO引脚的方向相反。我用了一个小的便签垫来固定电路板,因为Debug连接器与GPIO引脚在网格上并不一致。 之后就是焊接40个引脚了,一次20个! 真的不需要太长的时间,只需要用尽可能多的焊料,避免出现焊桥,完成后再检查一下。 焊接后清理Pico 我喜欢在焊接完我的PCB后清洗它们,以去除焊料核心中的助焊剂和树脂。它表现为焊接连接处周围的褐色污渍。 这一步完全是可有可无的,因为助焊剂和树脂对元件的运行或寿命没有任何不利影响。它只是看起来更好看! 如果你想克隆你的板子,你需要一些PCB板清洗剂或Flus Remover。由于它也往往会留下一点残留物,我用异丙醇来清理。 PCB板清洗剂可以到网上购买。异丙醇可以在当地药店找到,一定要买纯酒精和水的混合物(70%),不要买有香味的。 我用一把旧牙刷和一些塑料容器,在一个盆子里进行工作。记得最好要准备好口罩、手套和护目镜。 我用牙刷蘸PCB清洁剂擦洗引脚,然后用牙刷蘸异丙醇冲洗。 让板子自然风干,也可以使用空气软管,这样之后,我们将拥有一个闪闪发光的新Pico! Pico 和Thonny IDE 现在Pico的引脚已经连接好了,我们可以开始对它进行实验了。 建议你把它放在一个无焊的面包板上,以迎接我们即将到来的实验。 虽然有许多IDE可以让我们选择与我们的新Pico一起工作,但我的建议是使用树莓派推荐的Thonny IDE。 Thonny IDE Thonny自称是 "Python IDE for Beginners",它适用于Windows、Mac OSX和Linux。 它也是树莓派操作系统(以前的Raspbian)的一部分。 我将在树莓派操作系统上使用Thonny IDE,运行在8GB的树莓派 4上,作为我今天实验的开发平台。当然,你可以使用任何你能运行Thonny的平台,但我想让它在树莓派家族中运行--另外,由于Thonny已经安装在新构建的树莓派操作系统上,所以上手非常简单。 启动和安装MicroPython 我们需要做的第一件事是将MicroPython安装到Pico上。 将microUSB连接到Pico上,并准备将另一端插入电脑。在插入之前,先按下Pico上的Boot Select(开关)按钮。 按住BOOTSEL键,将Pico插入电脑的USB端口。按住BOOTSEL键几秒钟,然后松开。 你应该会看到一个新的驱动器在你的电脑上可用,信息看起来会有所不同,这取决于你所使用的操作系统,但它类似于你将U盘插入电脑时得到的信息。 打开新的 "驱动器",你会看到一个名为 RPI-RP2的文件夹。在这个驱动器里,你会看到几个文件,其中一个是网页文档index.htm。 点击该网页文件,浏览器就会打开,你会被重定向到树莓派 Pico入门页面。 点击MicroPython入门的标签。你会看到一个链接来下载一个UF2文件,这就是可下载的MicroPython文件。把这个文件下载到你的电脑上。 现在将下载的文件拖到Pico的RPI-RP2文件夹中。一旦这样做了,文件夹就会消失,Pico将以MicroPython模式启动。 配置 Thonny IDE 在Pico仍然被连接的情况下,打开Thonny IDE,如果你和我一样使用树莓派操作系统,你会在编程工具菜单下找到Thonny。 一旦Thonny打开,请看右下角的状态栏,它可能会显示一个Python的版本。这是当前在你的计算机上运行的Python版本,对于我们的实验来说,这一点并不重要。 点击该消息,应该会出现一个下拉菜单,还有其他环境可以选择。其中一个应该是MicroPython (树莓派 Pico)。选择那一个。 你会注意到底部打开了一个新的Shell,在这个Shell中,你应该会看到一些文字,表明你已经连接到Pico。 是时候开始编程了! Shell测试 Shell是Pico的 "命令行",你可以直接在这里执行代码。 一个简单的测试是输入以下内容(这也是查看你是否正确连接到 Pico 的好方法),然后按 Enter 键。 # 树莓派 Pico Switch Test # switchtest.py # RED BUTTON - Pico GPIO 15 - Pin 20 # BLACK BUTTON - Pico GPIO 2 - Pin 4 # DroneBot Workshop 2021 # https://dronebotworkshop.com import machine import utime button_red = machine.Pin(15, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_DOWN) button_black = machine.Pin(2, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_UP) while True: if button_red.value() == 1: print("Red") if button_black.value() == 0: print("Black")              utime.sleep(0.25) 请注意定义按钮的行的语法,你会看到它们是如何被定义为Inputs的,以及如何添加了下拉和上拉电阻。 在while True: 循环中,你还会注意到我们是在监测不同的条件,红色的开关触发了一个HIGH输入,而黑色的开关触发了一个LOW。 最后的微小时间延迟是一种简单的debouncing形式,如果你喜欢,你可以实验一下这个值。 这个脚本会在控制台中打印所有的结果,所以在你按下按钮的时候要注意。 中断和切换 接下来的实验引入了几个有用的概念。第一个,也可以说是这两个概念中最重要的,就是 "中断"。 中断 中断就像它的声音一样,是一个 "中断 "程序正常流程的事件。在我们的情况下,我们处理的是外部硬件中断,这意味着在程序继续运行之前,需要处理一个信号或状态变化。 在Pico上,我们按照以下方式创建一个中断。 我们将一个引脚定义为 "中断输入", 我们定义该点上的状态变化被认为是一个中断。在 Pico 上,我们可以使用任何 GPIO 引脚来实现这一点,而且我们可以定义多个引脚。 我们创建了一个 "中断处理程序 "函数,我们希望在检测到中断时运行该函数。 我们将 "中断处理程序 "与 "中断输入 "配对。 现在,每当中断输入条件发生时,Pico 将停止它正在做的任何事情,并执行 "中断处理程序"。然后它将恢复到原来的位置。 切换 虽然不像中断那样基本,但仍然非常有用。“切换”只是将 Pico 上的输出状态反转。 因此,如果输出为高电平,而我们应用 "切换",它就会变为低电平。 我们不需要知道输出的当前状态,我们只需要知道当我们应用一个切换器时,它将变为相反的状态。 自然,这是写另一个Blink程序的理想函数,所以我们会这么做。只有我们的Blink程序才会有被中断的风险! # 树莓派 Pico Analog Input Test # analog-input.py # POT - Pico GPIO 26 ADC0 - Pin 32 # DroneBot Workshop 2021 # https://dronebotworkshop.com import machine import utime potentiometer = machine.ADC(26) while True: print(potentiometer.read_u16())     utime.sleep(2) 这是一个简单的脚本,像往常一样,首先导入用于GPIO操作的machine库和用于时间函数的utime库。 然后我们定义我们的电位器连接。请注意我们如何使用 "ADC "来表示我们要将GPIO 26针作为模拟输入。当然这只适用于具有模拟输入能力的三个GPIO引脚。 在True循环中,我们只需打印从电位器上得到的值,然后延迟几秒钟再做一次。 需要注意的是,我们用 "read_u16 "函数得到的值的类型是一个无符号的16位整数。这意味着它将在0和65,535之间变化,而不是你可能期望从12位ADC中得到的4095。 这可能看起来很奇怪,但正如我们将在下一个脚本中看到的那样,能够传递具有相同数值数据类型的值实际上是有用的。 运行脚本并观察Shell,你应该会看到那里的数值随着你移动电位器轴而改变。 LED PWM控制 让我们在之前的脚本基础上进行扩展,使用电位器的输出来控制LED的亮度。 当然,我们将使用PWM进行控制,这个任务在MicroPython中非常简单。 # 树莓派 Pico Motor Test # motor-test.py # POT - Pico GPIO 26 ADC0 - Pin 32 # RED BUTTON - Pico GPIO 15 - Pin 20 # BLACK BUTTON - Pico GPIO 2 - Pin 4 # RED LED - Pico GPIO 10 - Pin 14 # GREEN LED - Pico GPIO 11 - Pin 15 # BLUE LED - Pico GPIO 14 - Pin 19 # DroneBot Workshop 2021 # https://dronebotworkshop.com import machine import utime potentiometer = machine.ADC(26) mtr_AI1 = machine.Pin(8, machine.Pin.OUT) mtr_AI2 = machine.Pin(7, machine.Pin.OUT) mtr_PWMa = machine.PWM(machine.Pin(6)) button_red = machine.Pin(15, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_DOWN) button_black = machine.Pin(2, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_UP) led_red = machine.Pin(10, machine.Pin.OUT) led_green = machine.Pin(11, machine.Pin.OUT) led_blue = machine.Pin(14, machine.Pin.OUT) led_red.value(0) led_green.value(0) led_blue.value(1) mtr_PWMa.freq(50) mtr_AI1.value(1) mtr_AI2.value(0) while True:          mtr_PWMa.duty_u16(potentiometer.read_u16()) if button_red.value() == 1:         mtr_AI1.value(0)         mtr_AI2.value(1)         led_red.value(1)         led_green.value(0)         led_blue.value(0) if button_black.value() == 0:         mtr_AI1.value(1)         mtr_AI2.value(0)         led_red.value(0)         led_green.value(1)         led_blue.value(0)              utime.sleep(0.25) 我们要利用电位器、两个开关和RGB LED,以及电机控制器。电位器将控制电机的速度,开关将控制电机的方向,而LED将用彩色指示灯显示当前的方向。 我们使用我们的之前的两个库,并像以前一样设置电位器。 接下来,我们将Pico与TB6612FNG H-Bridge的连接定义为输出。GPIO 6上的PWMA输出被定义为PWM,它将控制电机速度。 LED和按钮的设置与之前相同。 PWM频率设置为50Hz,这是一个任意的选择。随意实验一下,看看是否能提高电机性能。 电机AI1和AI2输入被设置为正向旋转,所以电机将以正向启动。请注意,当我们启动时,RGB LED的蓝段也会被打开。 在True循环中,我们读取电位器的值,并将其传递给电机PWM信号,以控制电机的速度。我们还要看按钮的状态。 如果红色按钮被按下,我们设置AI1和AI2信号,使电机反转。我们也会点亮红色LED段。 如果黑色按钮被按下,我们设置电机方向正向,并打开绿色LED段。 加载、检查代码。它应该用一个蓝色的LED启动,你应该能够控制电机的速度。按下按钮可以控制方向,还可以改变 LED 的颜色。 Pico Everything 演示 剩下的就是把所有的东西放在一起做一个大的最终演示。这一点我们已经做得不远了,因为在上一个脚本中,我们使用了所有的东西,除了OLED显示屏。 所以让我们把OLED显示屏添加到这个组合中。下面是我们需要做的代码。

    时间:2021-03-03 关键词: 树莓派 Pico 微控制器

  • 意法半导体推出支持高能效Power Delivery和PPS的参考设计 简化USB Type-C™电源适配器设计

    意法半导体推出支持高能效Power Delivery和PPS的参考设计 简化USB Type-C™电源适配器设计

    意法半导体推出了一个支持可编程电源(PPS)的 USB Type-C™Power Delivery 3.0参考设计,最大输出功率27W,在不连接充电线的情况下零功耗,可加快好用、小巧、高效的电源适配器设计。USB PPS有助于节省电能,减少设备充电时间和散热量,降低设备端的物料清单成本。 STEVAL-USBPD27S参考设计集成STM32G071微控制器(MCU)、最先进的PWM控制器STCH03和TCPP01-M12 USB Type-C 保护IC,其中,STM32G071单片集成功能完整的USB Type-C Power Delivery控制器。这个参考设计让用户可以快速开发USB快充电源适配器,满足欧盟能效标准European CoC V5 Tier-2和美国能效标准DOE Level VI规定的四级最低平均工作能效和待机功耗低于40mW的要求。 STM32G071 MCU处理整个数字控制部分的功能,包括副边VBUS电压控制算法,以及意法半导体独有的自适应同步整流专利算法,从而提高充电效率。VBUS控制算法符合USB Type-C供电和PPS规范,并实现了电缆压降补偿,以精确控制供电电压。PPS可以在3.3V-11V之间以20mV步长逐步调整输出电压值,50mA步长逐步调整限流值,以最大程度地减小充电期间的功率变换损耗。 作为基于MCU的解决方案,该参考设计为用户提供了更多的设计灵活性,可以实现其他的客户定制应用层,引入USB Power Delivery标准的升级改进功能。 STEVAL-USBPD27S电路板的功率级采用意法半导体的高集成度STCH03 PWM控制器,该控制器内置高压启动电路、原边恒流输出调节和先进电源管理功能。为准谐振零压开关(ZVS)反激式转换器设计,STCH03确保功率变换器具有高能效、超低待机功耗和出色的动态性能。 STD7N65M6 MDmesh M6原边高压STPOWER MOSFET优化了软开关和硬开关模式的开关性能,为应用设计带来极高的能效。 最后,TCPP01-M12 为USB VBUS引脚和配置通道(CC)引脚提供±8kV ESD静电放电保护,符合IEC 61000-4-2第4级安全要求。VBUS引脚和CC引脚之间还有短路保护功能,以及误用坏线导致设备损坏的防护功能。 STEVAL-USBPD27S是一个小巧紧凑的立即可用的评估板模组,外观尺寸为59mm x 35mm x 21mm,功率密度达到每立方英寸10.2W。

    时间:2021-03-01 关键词: 电源适配器 微控制器

  • 早期MCU芯片是怎么加密的?

    自从上世纪70年代MCU诞生以来,芯片的破解技术与防止芯片被破解方案就在不断地上演着“道高一尺,魔高一丈”,一山更比一山高的追逐。 本文将单片机在安全保护方面的发展历程与大家分享,并在文章的最后,总结了现阶段安全级别最高的智能卡芯片的优点及其缺点。 01 单板机时代 上世纪70年代初期,嵌入式系统是由分离部件如:CPU、ROM、RAM、I/O缓存、串口和其他通信与控制接口组成的控制板。 这一时期除法律外,几乎没有保护措施来防止侵入者复制单板机上ROM区的数据。 02 单片机时代 随着大规模集成电路技术的发展,中央处理单元(CPU)、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)及其他I/O通信口都集成在一块单片机芯片上了,微控制器MCU取代了单板机。如图: 这一时期,内部存储器EEPROM和MCU是分开封在同一封装内部。侵入者可用微探针来获取数据。 03 安全熔断丝(Security Fuse) 随着入侵者的增加,MCU为了自身的安全,后来增加了安全熔断丝(Security Fuse)来禁止访问数据。如图: 优点: 很容易做到,不需要完全重新设计MCU构架,仅用熔断丝来控制数据的访问。 缺点: 熔断丝容易被定位、攻击。 例如:熔丝的状态可以通过直接把位输出连到电源或地线上来进行修改。有些仅用激光或聚焦离子束来切断熔丝的感应电路就可以了。用非侵入式攻击也一样成功,因为一个分离的熔丝版图异于正常存储阵列,可以用组合外部信号来使位处与不能被正确读出的状态,那样就可以访问存在内部芯片上信息了。用半侵入式攻击可以使破解者快速取得成功,但需要打开芯片的封装来接近晶粒。一个众所周知方法,就是用紫外线擦掉安全熔断丝。 04 安全熔丝变成存储器阵列的一部分 再后来MCU制造商将安全熔丝做成存储器阵列的一部分,如图: 一般的熔丝与主存储器离得很近,或干脆共享些控制线,与主存储器用相同的工艺来制造,熔断丝很难被定位。非入侵试攻击仍然可以用,可以用组合外部信号来使熔断位处于不被正确读出的状态。同样,半侵入式攻击也可用。 当然,破解者需要更多的时间去寻找安全熔丝或控制电路负责安全监视的部分,但这些可以自动完成。进行侵入式攻击将是很困难需要手工操作,那将花费更多的成本来破解。 05 用主存储器的一部分来控制外部对数据访问 利用上电时锁定特定区域地址的信息,将它作为安全熔丝。或用密码来控制对存储器访问。例如:德州仪器的MSP430F112只有输入正确的32字节密码后才能进行回读操作。如果没输入,只有擦字节密码后才能进行回读操作。尽管这个保护方法看上去比先前的更有效,但它有一些缺点可以用低成本的非侵入式攻击,如时序分析和功耗来破解。如果安全熔丝状态是上电或复位后存储器的一部分,这就给破解者用电源噪声来破解的机会,强制路进入存储中错误状态。 06 使用顶层金属网络 使用顶层金属网络设计,提升入侵难度。所有的网格都用来监控短路和开路,一旦触发,会导致存储器复位或清零。如图: 普通的MCU不会使用这种保护方法,因为设计较难,且在异常运行条件下也会触发,如:高强度电磁场噪声,低温或高温,异常的时钟信号或供电不良。故有些普通的MCU使用更廉价的伪顶层金属网格,会被非常高效的光学分析进行微探测而被攻击。 另外,这些网格不能防范非侵入式攻击。同样不能有效防范半侵入式攻击,因为导线之间有电容,并且光线可以通过导线抵达电路的有效区域。在智能卡中,电源和地之间也铺了一些这样的网格线。部分可编程的智能卡走的更远,干脆砍掉了标准的编程接口,甚至干掉了读取EEPROM接口,取而代之的是启动模块,可以在代码装入后擦掉或者屏蔽自己,之后只能响应使用者的嵌入软件所支持的功能。有效的防范了非侵入式攻击。 07 智能卡芯片安全设计 近些年,一些智能卡使用存储器总线加密(Bus Encryption)技术来防止探测攻击。如图: 数据以密文方式存储在存储器中。即使入侵者获得数据总线的数据,也不可能知道密钥或者别的敏感信息(如数据还原方法)。这种保护措施有效的防范了侵入式和半侵入式攻击。有些智能卡甚至能够做到每张卡片总线加密密钥不同,这样即使入侵者完全破解了,也无法生产出相同功能的芯片来,因为每个智能卡芯片有唯一的ID号,无法买到相同ID号的智能卡。 另外值得一提的是,有些智能卡将标准的模块结构如解码器,寄存器文件,ALU和I/O电路用类似ASIC逻辑来设计。这些设计成为混合逻辑(Gle Logic)设计。混合逻辑使得实际上不可能通过手工寻找信号或节点来获得卡的信息进行物理攻击。大大提高了CPU内核的性能和安全性。混合逻辑设计几乎不可能知道总线的物理位置,有效的防范了反向工程和微探测攻击。 08 智能卡芯片加密方案优缺点 对于开发者来讲,选择更为安全设计的微控制器或可以得到更好的保护。与大多数微控制器相比,即使是十年前设计的智能卡也能提供更好的保护。现代的智能卡提供了更多的防攻击保护,内部电压传感器保护免受电源噪声攻击(Power Glitch attacks)、过压和欠压保护。时钟频率传感器防止受到静态分析(Static analysis)的降低时钟频率攻击;同时也可以防止时钟噪声(Clock glitch attacks)进行提高时钟频率的攻击。顶层金属网格和内部总线硬件加密使可以防止微探测攻击。 但是,与微控制器相比,智能卡芯片也有劣势,如:芯片价格昂贵,小批量的很难买到货。开发工具昂贵,需要和制造商签署保密协议,即使是说明书也要这样。很多制造商仅向特定客户销售大批量的智能卡。 另一个不足是I/O的功能受限,普通智能卡芯片通常只有ISO7816接口,极少有单独的I/O口。这使得多数应用中不能取代微控制器,而只能用于安全要求非常高的行业,如:付费机顶盒,银行卡,SIM卡,二代身份证,高端加密芯片等领域。智能卡芯片在加密芯片领域的应用,将是个不错的方向。因为智能卡芯片安全等级高,IO资源少。而普通MCU的硬件资源非常丰富,安全程度却不高,可以将MCU中一些关键算法及运行参数,以特殊形式存放在智能卡芯片中,从而实现高安全强度的强大功能。 09  后 记  坚持不懈的尝试突破保护机制的破解团体和不断引入新的安全防范方案的制造商之间的斗争是没有尽头的。“道高一尺,魔高一丈”,又或是“邪不压正”,将不停的在两派之间上演! END 来源:博客园,作者:武者 原文链接:www.cnblogs.com/walta99/p/8484414.html 版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。 ▍ 推荐阅读 树莓派Pico:仅4美元的MCU 嵌入式Linux开发板裸机程序烧写方法总结 国产16位MCU的痛点,可以用这款物美价廉产品 →点关注,不迷路← 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2021-02-23 关键词: 半导体 芯片 MCU 微控制器

  • 盘点STM32的国产替代者(5)

    应读者要求,嵌入式ARM将继续介绍能够替代STM32的国产产品。今日带来能够完美替代STM32的产品是雅特力科技的AT32F407系列和AT32F403。 雅特力科技AT32F407系列高效能微控制器,搭载32位ARM® Cortex®-M4内核,配合先进制程可达超高效能240MHz的运算速度。内建的单精度浮点运算单元(FPU)及数字信号处理器(DSP),搭配丰富的外设及灵活的时钟控制机制,能满足多种领域应用。完善的内存设计,最高可支持1MB闪存存储器(Flash)及224KB随机存取存储器(SRAM), 其闪存存储器执行零等待的优异表现,超越业界同级芯片水平。 AT32F407系列除集成高效能的运算效能外,也导入sLib安全库(SecurityLibrary)可支持密码保护指定范围程序区,方案商烧录核心算法到此区域,提供给下游客户做二次开发。 另外特别支持8组UART串口,2组CAN总线,还集成兼容IEEE-802.310/100Mbps以太网口控制器特别适用于物联网应用,以及USB设备应用不需外挂晶振,可同时提升终端产品的可靠度与降低成本的多重用途。 AT32F407可运行于工业级温度范围-40~105°C,并因应多样的内存使用需求,提供一系列芯片供选用,其丰富的片上资源分配、高集成及高性价比的一流市场竞争力,特别适用于工业自动化 (industrial automation),电机控制 (motorcontrol),物联网 (IoT) 及消费性电子 (consumerelectronics) 等各种成本敏感及高运算需求的设计。 END

    时间:2021-02-05 关键词: STM32 微控制器 嵌入式

  • 恩智浦LPC1788FBD208微控制器概述,内存保护单元和以太网模块有何特点?

    恩智浦LPC1788FBD208微控制器概述,内存保护单元和以太网模块有何特点?

    以下内容中,小编将对恩智浦LPC1788FBD208微控制器的相关内容进行着重介绍和阐述,希望本文能帮您增进对这款微控制器的了解,和小编一起来看看吧。 一、LPC1788FBD208概论 微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期,经过20多年的发展,其成本越来越低,而性能越来越强大,这使其应用已经无处不在,遍及各个领域,本文要介绍的恩智浦LPC1788FBD208同样是一款微控制器。 LPC1788FBD208是基于ARM Cortex-M3的微控制器,适用于需要高集成度和低功耗的嵌入式应用。 其中,ARM Cortex-M3是通用的32位微处理器,具有高性能和极低的功耗。Cortex-M3是下一代内核,在相同的时钟速率和其他系统增强功能(例如现代化的调试功能和更高级别的支持块集成)下,其性能比ARM7更好。Cortex-M3 CPU包含3级流水线,并具有哈佛架构,具有独立的本地指令和数据总线以及第三条总线。而且,Cortex-M3 CPU还包括一个支持推测分支的内部预取单元。 ARM Cortex-M3提供了许多新功能,包括Thumb-2指令集、低中断延迟、硬件乘法和除法、可中断/可连续的多个加载和存储指令、自动状态保存和恢复中断、具有唤醒功能的紧密集成中断控制器,以及能够同时访问的多个核心总线。 LPC1788FBD208采用流水线技术,以便处理和存储系统的所有部分都可以连续运行。 通常,在执行一条指令时,其后继指令将被解码,而第三条指令将从内存中获取。 LPC1788FBD208还添加了专用的闪存加速器,以在从闪存执行代码时实现最佳性能。 据小编所知,LPC1788FBD208的CPU频率高达120 MHz。 除此以外,LPC1788FBD208的外围设备包括:高达512 kB的闪存程序存储器、高达96 kB的SRAM数据存储器、高达4032字节的EEPROM数据存储器、外部存储器控制器(EMC)、LCD(仅用于LPC178x)、以太网、USB设备/主机/ OTG、一个通用DMA控制器、五个UART、三个SSP控制器、三个I2C总线接口、一个八通道12位ADC、一个10位DAC、一个正交编码器接口、四个通用定时器、两个各具有六个输出的通用PWM、窗口式看门狗定时器、CRC计算引擎、多达165个通用I / O引脚等。 LPC178x / 7x的引脚分配旨在使引脚功能与LPC24xx和LPC23xx兼容。 二、LPC1788FBD208内存保护单元(MPU) LPC1788FBD208具有一个存储器保护单元(MPU),可以通过保护用户应用程序中的关键数据来提高嵌入式系统的可靠性。MPU通过禁止访问彼此的数据、禁用对内存区域的访问、允许将内存区域定义为只读以及检测可能破坏系统的意外内存访问来分离处理任务。MPU将内存分为不同的区域,并通过防止不允许的访问来实现保护。MPU最多支持八个区域,每个区域可分为八个子区域。访问MPU区域中未定义或区域设置不允许的内存位置,将导致发生“内存管理故障”异常。 三、LPC1788FBD208以太网模块 LPC1788FBD208采用的以太网模块包含功能齐全的10 Mbit/s或100 Mbit/s以太网MAC,旨在通过使用DMA硬件加速来提供优化的性能。LPC1788FBD208采用的以太网模块的功能包括:控制寄存器、半双工或全双工操作、流控制、控制帧、用于发送重试的硬件加速、接收数据包过滤和LAN活动唤醒。而且,LPC1788FBD208采用的以太网模块具有分散收集DMA的自动帧发送和接收功能,减轻了CPU的许多操作。 以太网模块和CPU通过AHB多层矩阵共享ARM Cortex-M3 D代码和系统总线,以访问各种片上SRAM模块以获取以太网数据、控制和状态信息。 以太网模块使用媒体独立接口(MII)或精简MII(RMII)协议在片外以太网PHY与片上媒体独立接口管理(MIIM)串行总线之间建立接口。 经由小编的介绍,不知道你对它是否充满了兴趣?如果你想对它有更多的了解,不妨尝试度娘更多信息或者在我们的网站里进行搜索哦。

    时间:2021-01-28 关键词: 恩智浦 LPC1788FBD208 微控制器

  • 首款采用Raspberry Pi定制芯片的微控制器开发板,Raspberry Pi Pico即将登陆e络盟

    首款采用Raspberry Pi定制芯片的微控制器开发板,Raspberry Pi Pico即将登陆e络盟

    中国上海,2021年1月22日 – 安富利旗下全球电子元器件产品与解决方案分销商e络盟宣布供应首款采用Raspberry Pi定制芯片的微控制器开发板Raspberry Pi Pico。Raspberry Pi Pico开发套件延续了Raspberry Pi一贯的高性能、低成本及易用性,售价仅4美元,为微控制器市场带来了革命性改变。客户自2021年1月25日起即可从e络盟网站购买Raspberry Pi Pico。 Raspberry Pi Pico开发板采用Raspberry Pi全新RP2040微控制器芯片,具备高度灵活性及超高性价比,能够直接部署至最终产品,从而缩短产品上市时间。RP2040芯片板载一个大容量片上存储器和多种I/O接口选项,其高性能特性能够满足整数工作负载需求,可为各种微控制器应用提供高度灵活的解决方案。 凡是已熟练使用Raspberry Pi的专业设计工程师,都将能轻松上手Raspberry Pi Pico,也必将折服于它的高度易用性和超高性价比。 其主要功能特性包括: · 内存:264KB片上SRAM内存;2MB板载QSPI闪存。 · 接口及机械配置:26个GPIO引脚,其中3个可用作模拟输入;0.1英寸通孔焊盘,带有适合SMT组件的槽形边缘。 · 电源:板载电源提供3.3V 输出电压,可为RP2040和外部电路供电;1.8V至5.5V的宽电压输入让设计人员能够根据自身喜好灵活地选用电源。 · 开发工具:开发人员只需通过微型USB即可进行简单的拖放编程。它还提供3针SWD接口用于交互式调试;同时,配有全面的C SDK及高可靠的MicroPython端口,并随附大量应用示例和文档资料。 Raspberry Pi Pico的核心在于RP2040,一款由Raspberry Pi自主设计的微控制器芯片。它搭载双核ARM Cortex-M0+处理器,运行频率为133Mhz,并板载264KB片上SRAM及30个多功能GPIO引脚。它还配备适于常用外设的专用硬件及支持扩展外设的可编程I/O子系统,同时配有带内部温度传感器的四通道ADC,并内置带主机和设备支持的USB 1.1接口。 Farnell及e络盟全球半导体和单板机业务部总监Lee Turner表示:“自2012年首款Raspberry Pi上市以来,Raspberry Pi这个市场领先品牌已成为超易用及物超所值的代名词。作为Raspberry Pi家族的最新成员,Raspberry Pi Pico尺寸最小,且售价仅4美元,但它必将如初代Raspberry Pi开发板变革单板机市场那样改变微控制器市场,还将为设计工程师提供卓越的灵活性和巨大机遇。我们很高兴能够与Raspberry Pi合作伙伴共同开启又一段激动人心的旅程。” Raspberry Pi基金会旗下贸易公司首席运营官James Adams表示:“Pico可谓是Raspberry Pi新时代的开始。过去十年,我们一直使用其他供应商的微控制器产品。而有了Raspberry Pi Pico和RP2040,我们将能利用这十年积累的专业知识来为我们的客户打造创新的芯片设计平台。十年前,我们难以想象,人们会利用Raspberry Pi创造出如此多的项目和产品。此时此刻,我相信,Raspberry Pi Pico也将创造这样的辉煌。” e络盟是全球规模最大的Raspberry Pi制造商和分销商,其RaspberryPi开发板销量已突破1500 万台。e络盟现备货全系列RaspberryPi,能够为用户搭建各种家用、专业、教学或商业应用设备提供支持。此外,客户还可获得每周5天、每天8小时的技术支持服务,并可免费访问e络盟网站及工程和创客社区e络盟社区上的实用在线资源。 客户自1月25日起即可通过Farnell(欧洲、中东和非洲地区)、Newark(北美地区)和e络盟(亚太区)购买Raspberry Pi Pico,售价为4美元。

    时间:2021-01-22 关键词: 芯片 e络盟 微控制器

  • STM32F334C8T6微控制器,内存、循环冗余校验、低功耗详细介绍

    STM32F334C8T6微控制器,内存、循环冗余校验、低功耗详细介绍

    意法半导体STM32F334C8T6微控制器将是下述内容的主要介绍对象,通过这篇文章,小编希望大家可以对STM32F334C8T6的相关情况以及信息有所认识和了解,详细内容如下。 微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期,经过20多年的发展,其成本越来越低,而性能越来越强大,这使其应用已经无处不在,遍及各个领域。而意法半导体的STM32F334C8T6正是一款性能优秀的微控制器。 一、STM32F334C8T6微控制器概述 STM32F334C8T6集成了高性能Arm®Cortex®-M432位RISC内核,可在高达72 MHz的频率下运行,并嵌入了浮点单元(FPU)、高速嵌入式存储器(最大64 KB闪存,高达12 KB的SRAM)以及连接到两条APB总线的各种增强型I / O和外围设备。 STM32F334C8T6微控制器提供两个快速的12位ADC(5 Msps),多达三个超快速比较器、一个运算放大器、三个DAC通道、一个低功耗RTC、一个高分辨率计时器、一个通用用途的32位计时器、一个专用于电机控制的计时器和四个通用的16位计时器。STM32F334C8T6微控制器还具有标准和高级通信接口:一个I2C、一个SPI、多达三个USART和一个CAN。 STM32F334C8T6在–40至+85°C和–40至+105°C的温度范围(2.0至3.6 V电源)下工作。 一套全面的省电模式允许设计低功耗应用。 二、STM32F334C8T6微控制器内存 (一)嵌入式闪存 STM32F334C8T6微控制器具有高达64 KB的嵌入式闪存,可用于存储程序和数据。 将闪存访问时间调整为CPU时钟频率(上述0个等待状态,从0到24 MHz,1个等待状态,从24到48 MHz,以及上述2个等待状态) (二)嵌入式SRAM STM32F334C8T6微控制器具有高达12 KB的嵌入式SRAM,并具有硬件奇偶校验功能。 可以以0个等待状态以CPU时钟速度以读/写方式访问该存储器,当从CCM(核心耦合内存)RAM运行代码时,允许CPU在72 MHz下达到90 Dhrystone Mips。 SRAM的组织方式如下: •带有奇偶校验(核心耦合内存或CCM)的指令和数据总线上的4 KB SRAM,用于执行关键例程或访问数据; •12 KB的SRAM,具有奇偶校验,映射在数据总线上。 三、STM32F334C8T6微控制器循环冗余校验计算单元(CRC) CRC(循环冗余校验)计算单元用于使用可配置的生成器多项式值和大小来获取CRC码。 在其他应用中,基于CRC的技术用于验证数据传输或存储完整性。在EN / IEC 60335-1标准范围内,它们提供了验证闪存完整性的方法。CRC计算单元有助于在运行时计算软件签名,并将其与链接时生成并存储在给定存储位置的参考签名进行比较。 四、STM32F334C8T6微控制器低功耗模式 STM32F334C8T6微控制器支持三种低功耗模式,以在低功耗、短启动时间和可用唤醒源之间实现最佳折衷: • 睡眠模式 在睡眠模式下,仅CPU停止。当发生中断/事件时,所有外设都可以继续运行,并且可以唤醒CPU。 •停止模式 停止模式可实现最低功耗,同时保留SRAM和寄存器的内容。停止1.8 V域中的所有时钟,禁用PLL、HSI RC和HSE晶体振荡器,STM32F334C8T6微控制器的稳压器也可以置于正常或低功耗模式,可以通过任意EXTI线将设备从停止模式唤醒。EXTI线路源可以是16条外部线路之一,即PVD输出、RTC警报、COMPx、I2C或USARTx。 • 待机模式 待机模式用于实现最低功耗。内部稳压器关闭,因此整个1.8 V域都关闭了电源,PLL、HSI RC和HSE晶体振荡器也被关闭。进入待机模式后,除了备份域和待机电路中的寄存器外,SRAM和寄存器内容都会丢失。当发生外部复位(NRST引脚)、IWDG复位、WKUP引脚上的上升沿或RTC警报时,设备退出待机模式。 最后,小编诚心感谢大家的阅读。你们的每一次阅读,对小编来说都是莫大的鼓励和鼓舞。最后的最后,祝大家有个精彩的一天。

    时间:2021-01-20 关键词: 意法半导体 STM32F334C8T6 微控制器

  • 内嵌专业接口的RISC-V架构MCU,谁家有?

    内嵌专业接口的RISC-V架构MCU,谁家有?

    前一阵,苹果推出了M1处理器,相比关注具体指标,业内其实更关心M1推出后会引领产业往哪个方向发展,不少人的结论是RISC-V会成为未来芯片发展的热点,因为RISC-V有很多巧妙的方法可以提高性能。计算机界泰斗David Patterson大力支持RISC-V技术,国内单片机界泰斗何立民教授也曾表示RISC-V在人工智能领域会大有作为。 RISC-V在国内的发展未来可期 去年的华为危机引发了一系列关于美国技术在国内发展前景的担心,所以RISC-V架构未来会不会在国内遭受禁运也是很多工程师关心的问题,事实上,RISC-V基金会总部已经从美国迁往瑞士,并于2020年3月完成在瑞士的注册,更名为RISC-V国际基金会,所以已经将禁运风险降到了最低。在业内普遍看好RISC-V前景的当下,还是要多条腿走路,毕竟在开源成为大趋势的背景下,RISC-V有其独特优势,未来可期,不可错过! 在当前复杂的国际形势下,国内MCU厂商正在走一条适合自己的路,在RISC-V发展初期,相关公司便已投入研发力量,并很快推出了可以应用的产品。现在市场上商业化的RISC-V处理器芯片包括:CH32V103/CH573/CH569/CH565,是沁恒微电子2019年开发的商用RISC-V MCU;GD32VF103,是兆易创新开发的基于芯来Bumblebee 大黄蜂核(RV32IMAC)的芯片;Kendryte K210,是嘉楠科技推出的包含 RISC-V 64位双核CPU的AIoT SoC;RV32M1,是恩智浦推出的内含2个RISC-V内核的SoC;PolarFire SoC,是Microchip推出的多核RISC-VSoC FPGA。 相比市场上大部分RISC-V架构芯片的公司,沁恒微电子的特别之处在于:其利用自身多年的芯片设计技术优势,垂直整合了RISC-V架构芯片设计产业链,完成了从芯片内核到外设资源、从开发软件到相关配套工具的自主研发,形成了丰富的RISC-V应用生态。沁恒微电子对自家内核和外设资源做了深度融合,芯片成本和技术安全均自主可控,无需采购第三方的RISC-V内核IP。由此节约的芯片成本和RISC-V后期生态回报将会促进其不断优化RISC-V内核设计,进一步扩大RISC-V芯片产品类别、不断优化和丰富软件工具,从而助力RISC-V生态良性发展。 沁恒微MCU从51到Arm,再到RISC-V 南京沁恒微电子股份有限公司是2004年成立的一家集成电路设计公司。公司产品主要包括蓝牙、USB、以太网三大系列,据沁恒微电子产品总监王晓峰介绍,USB系列产品主要包括控制类、转接类、延长及辅助类、USB PD类等细分产品,主要面向工业控制应用和计算机手机周边等领域。 在开发MCU方面,沁恒微电子可不是半路出家,从8位的51系列开始,其MCU就完全是公司团队自己研发的。32位时代,公司购买了Arm公司的Cortex-M0和Cortex-M3内核IP授权,并结合多年来成熟的外设经验研发了多款32位MCU,从此公司的产品线从8位跨入32位,能够满足更多客户的应用需求,现在可以提供的产品包括CH32F103、CH579等。沁恒微电子在RISC-V发展初期就开始密切关注,组建了专门的研发团队,现在已经有基于RISC-V架构的三个系列的MCU上市,包括低功耗蓝牙MCU、32位通用MCU和超高速接口MCU。王晓峰介绍,现在不少客户已经在小批量试产,沁恒微电子提供了完善的开发工具,比如与第三方合作的IDE MounRiver Studio(MRS)、仿真调试器WCH-Link、批量生产的脱机烧录器。从客户使用反馈来看,采用沁恒微电子的RISC-V架构MCU进行项目开发基本没有使用障碍,此外MRS还提供了一键工程转换功能,可将CH32F103的工程一键转移到CH32V103中。 王晓峰表示,公司对于RISC-V架构的MCU做了长期产品规划,未来会不断丰富。经过多年技术积累,沁恒微电子在不断扩大产品优势市场的同时,也在热门技术中不断投入,紧跟产业发展步伐,在当前国产替代背景下,做好这一点尤其关键。 建立强大的生态是制胜根本 目前,国内公司非常注重生态系统的建设,沁恒微电子在这方面也做了很多工作。王晓峰表示,未来芯片的竞争不再单纯是产品性能的竞争,还包括围绕这颗芯片开发的软硬件配套、生态支持、产品线延续性等综合因素。举例来说,基于RISC-V架构的MCU,沁恒微电子可以提供给客户从初学到进阶、研究到实践、开发到量产的全方位技术支持。具体体现在如下几方面:①提供集成的开发环境(IDE),包括综合开发、调试、烧录等功能;②完善的开发套件,包括数据手册、开发板、固件包(SDK)等;③调试和量产工具;④多元化社区,包括大学计划、技术论坛、DIY活动等。 一直以来,国内芯片公司以高性价比取胜,但是这一优势在高端应用领域是失效的,国内芯片厂商如果想向产业上游发展,必须建立强大的生态系统。王晓峰介绍,在当前国产化背景下,越来越多的公司愿意尝试使用国产芯片,因此国产芯片的曝光率也越来越高,毫无疑问,这对于国产芯片厂家是一种积极的信号,但同时也是一种挑战。如何在国外厂商已经建立的完善产业链中杀出一条属于自己的路,沁恒微电子一直坚持凭借专业的技术、易用的产品寻找突破口,并结合自己多年积累起来的生态系统赢得了客户的认可。 沁恒助力大学生智能车竞赛 从2006年启动的第一届大学生智能车竞赛,到今年已经是第16届了,沁恒微电子有幸成为今年大学生智能车竞赛的赞助商之一,公司的CH32V103是大赛推荐使用的一款微控制器。沁恒微电子为每所参赛高校免费提供1个下载调试器WCH-Link、1块CH32V103R8T6评估板、10片CH32V103R8T6样片,目前已有近两百所高校申请,预计最终有400+所高校参与。 三款RISC-V MCU满足不同应用需求 沁恒微电子推出的三个系列RISC-V产品能够让客户的设计更具竞争力。CH569/565微控制器使用RISC-V3A内核,支持RISC-V指令的IMAC子集。系统主频为120 MHz,片上集成超高速USB3.0主机和设备控制器(内置 PHY)、千兆以太网控制器、专用高速 SerDes 控制器(内置PHY,可直接驱动光纤)、高速并行接口HSPI、数字视频接口(DVP)、SD/EMMC接口控制器、加解密模块,片上128位宽 DMA设计可保障大数据量的高速传输,可广泛应用于流媒体、即时存储、超高速USB3.0 FIFO、通信延长、安防监控等应用场景。 CH32V103系列是以RISC-V3A处理器为核心的32位通用微控制器,系统主频为80 MHz,片上集成了时钟安全机制、多级电源管理、通用DMA控制器。此系列具有1路USB2.0主机/设备接口、多通道12位ADC转换模块、多通道TouchKey、多组定时器、多路IIC/USART/SPI接口等外设资源。 CH573是集成BLE无线通信的32位RISC-V3A内核微控制器,片上集成了低功耗蓝牙BLE通信模块、全速USB主机和设备控制器及收发器、SPI、4个串口、ADC、触摸按键检测模块、RTC等丰富的外设资源。 王晓峰介绍,沁恒微电子既提供ARM架构的CH32F产品,也供货RISC-V架构的CH32V产品,两者除了内核上的差异,对于应用更关心的资源配备、外设操作、系列产品种类上都几乎保持一致,此设计也是为了易于用户在这两类产品之间平滑转移,会使用CH32F基本就会使用CH32V,不用增加额外的时间成本。另外,面向资深的研发人员,对内核操作有一定需求者,沁恒微电子能够提供自有架构操作示例及说明,给予直接的技术对接,无需深入的探索或研究。 王晓峰表示,其实在MCU应用领域,单纯宣传处理器跑分,实际意义并不是特别大,只有符合对标应用场景的产品才是最有价值的,这也是沁恒微电子一直在深耕的一项工作。 我们背靠国内大市场,只要潜心积累技术资本,国产替代就不是被“逼出来”的救命稻草,而是“适者生存”的发展规律使然!在此,为国内MCU公司打call!

    时间:2021-01-15 关键词: MCU RISC-V架构 微控制器

  • 东芝推出5组全新的TXZ+™族高级微控制器,实现低功耗,支持系统小型化和电机控制

    东芝推出5组全新的TXZ+™族高级微控制器,实现低功耗,支持系统小型化和电机控制

    中国上海,2021年1月13日——东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)今日宣布,推出五组全新的微控制器---M4K、M4M、M4G、M4N和M3H,且均属于TXZ+™族。其中M4K、M4M、M4G和M4N组基于Arm® Cortex®-M4内核;M3H组基于Arm® Cortex®-M3内核。全组均可实现低功耗,适合多种类型的应用,如电机控制、互联物联网设备、先进传感功能等。 工程样片将从2020财年第四季度开始提供(2021年1月到3月),量产将从2021财年第二季度开始(2021年7月到9月)。此外,还将同时提供相关文档、开发工具和示例软件。 高级微控制器的最高工作频率达200MHz,闪存存储容量最大为2MB,并集成12位模数转换器,还集成了应用专用外围设备,如高效率电机控制引擎或丰富的连接接口。 主要特性: <Arm Cortex -M4内核> M4K组 电机控制硬件、符合IEC60730家电功能安全标准的自诊断功能 M4M组 电机控制硬件、CAN接口、符合IEC60730家电功能安全标准的自诊断功能 M4G组 最高工作频率200MHz、最大闪存存储容量2MB、高速通信接口、可用于多传感器连接的模拟电路、用于实现安全处理的高可靠性固件更新 M4N组 最高工作频率200MHz、最大闪存存储容量2MB、各种物联网设备(传感和通信)接口、支持高速数据传输 <Arm Cortex -M3内核> M3H组 集成LCD显示功能、符合IEC60730家电功能安全标准的自诊断功能、高效率电机控制、通过减少BOM来实现系统小型化

    时间:2021-01-13 关键词: 低功耗 东芝 微控制器

  • 意法半导体推出首款STM32无线微控制器模块,提升物联网产品开发效率

    意法半导体推出首款STM32无线微控制器模块,提升物联网产品开发效率

    · 降低完整射频电路设计工作量,加快新产品上市时间 · 优化无线连接性能,低功耗,尺寸紧凑 · Bluetooth ® LE、Zigbee®和OpenThread认证 · FCC、CE、JRF、KC、SRRC、GOST地区认证 中国,2021年1月12日—— 横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST)推出一个新的加快物联网产品上市的解决方案,该方案可利用现成的微型STM32无线微控制器(MCU)模块加快基于Bluetooth® LE和802.15.4新物联网设备的开发周期。 这个7mm x 11.3mm的 STM32WB5MMG模块让缺少无线设计能力的产品研发团队也能开发物联网产品。为开发层数最少的低成本PCB电路板而设计,新模块集成了直到天线的整个射频子系统。用户还可以免费使用意法半导体的STM32Cube MCU开发生态系统工具、设计向导、射频协议栈和完整软件库,快速高效地完成开发项目。 意法半导体部门副总裁兼微控制器产品总经理Ricardo de Sa Earp表示:“我们的首个基于STM32的无线模块有助于简化技术难题,为智能物联网设备市场带来激动人心的发展机会。作为一个现成的单封装的完整射频子系统,STM32WB5MMG是一个开箱即用的射频性能出色的无线解决方案,并已通过Bluetooth、Zigbee和OpenThread规范认证。” 此外,该模块还支持意法半导体的独树一帜的共存双协议模式,用户可以将任何基于IEEE 802.15.4射频技术的协议(包括Zigbee 3.0和OpenThread)直连任何低功耗蓝牙BLE设备。 得益于意法半导体的STM32WB55超低功耗无线微控制器的所有功能,该模块可用于智能家居、智能建筑和智能工厂设备的各种应用场景。用户可以利用MCU的双核架构将射频和应用处理分开,处理性能不会被任何因素影响;兼具大容量存储器存放射频应用代码和数据,及最新的网络安全功能保护设备安全。 STM32WB5MMG现已开始上市。 详细技术信息: STM32WB5MMG可以应对各种层面的应用机会,包括成本敏感的高度小型化设备。优化的引脚让设计人员可以开发简单的低成本PCB电路板,并利用现有的STM32WB55 MCU固件库和工具链开发产品。此外,意法半导体还专门创建了一个应用笔记,为模块用户提供额外的设计指南。 该模块集成了与接收电路正确匹配的微型天线、内部开关电源(SMPS)电路和频率控制组件。通过支持无晶体USB全速接口,该模块使用户可以最大程度地降低物料清单成本,并简化硬件设计。 在网络保护功能中,无线下载(OTA)等安全软件更新可保护品牌和产品设备的完好性,客户密钥存储和专有代码读取保护(PCROP)可保护开发者的知识产权,公共密钥验证(PKA)支持功能支持用密码加密技术保护软件代码和数据通信。 高射频性能与低功耗兼备,新模块确保无线连接可靠稳定,并有助于延长电池续航时间。

    时间:2021-01-12 关键词: STM32 意法半导体 微控制器

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