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  • 精(jīng)雕细琢打造MCU,开辟(pì)属于自己的Cortex-M0+新赛道!

    发(fā)布时(shí)间:2024-10-29 发布者:武汉乐鱼网页版登录入口和芯源半导体(tǐ) 内容来源(yuán):武汉乐鱼网页版登录入口和芯源半导(dǎo)体(tǐ)有限公司

    文章(zhāng)转载来源:张国斌

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    Cortex™-M0+是ARM公司2012年发布的一款拥有极高(gāo)能效的低功耗、低成(chéng)本(běn)微控制器内核(hé)IP,基(jī)于32位ARMv6内核架(jià)构,支持Thumb/Thumb-2子(zǐ)集ISA,单核(hé)心,如果采用低成本的90nmLP工艺制造,其核心面积区区(qū)0.04平方(fāng)毫米,每MHz单(dān)位频率消耗的电流、功耗分别仅有9μA、11μW,基(jī)于该内核(hé)的MCU可广泛用于家用器具、白(bái)色家电、医(yī)疗监(jiān)控、测量、照明、马达控制设备(bèi)等领域。

    发布10多年(nián)来(lái),基(jī)于Cortex™-M0+的MCU已经大量出货,知名的半导体厂商如(rú)TI 、ST 、NXP等多家MCU厂商都推出了基于Cortex™-M0+的MCU ,如今,物联网(wǎng)市(shì)场(chǎng)如火如荼 ,在(zài)大量基于Cortex™-M0+的(de)MCU已经面市(shì)的情(qíng)况下,Cortex™-M0+ MCU在以(yǐ)这(zhè)片红海中还(hái)有发展(zhǎn)的空间(jiān)吗(ma)?

    答案是:有,近日武汉乐鱼网页版登录入口和芯源半导体推出的基于Cortex™-M0+内核CW32L010新(xīn)品系列就(jiù)是(shì)通过差异化的细(xì)节设计开辟了属于自(zì)己的(de)新赛(sài)道。


    武(wǔ)汉乐鱼网页版登录入口和芯源半导体有限公司技术(shù)总监张亚凡在接受电子创新(xīn)网独家专访(fǎng)时表示:我们(men)此次新品发(fā)布打出的口号是“树立M0+产品行业新标杆”,目前我们提供三种封装形式,分别是QFN20,TSSOP20和SOP16。分(fèn)别针对当前通用应用环境下的小型化需求、标准兼(jiān)容需求以及(jí)引脚间距大一些(xiē)、引脚数(shù)要求少一些的需求。”

    他(tā)补(bǔ)充说该产品瞄准的(de)是需(xū)求(qiú)量最大的(de)通用(yòng)20引脚入门级32位MCU市场,最大(dà)的(de)引脚(jiǎo)数就是20。和早期功能简单的8位机相比,乐鱼网页版登录入口和芯源半导体提供(gòng)了高达64Kbyte的FLASH容(róng)量和高达(dá)4Kbyte的RAM容量。

    “这是因(yīn)为很多客户发现在开发过(guò)程(chéng)中,如果用市面(miàn)上常规的20引脚产(chǎn)品,Flash配(pèi)置通常为(wéi)16K,32K,RAM通(tōng)常为2K或者(zhě)1K,经常遇到存储容量(liàng)不够导致开发进行(háng)不下去的问题(tí)。我(wǒ)们这次得益于华(huá)虹(hóng)90nm制程(chéng)上Flash技术的长足发展,直接给到客(kè)户翻倍的存(cún)储(chǔ)容量,让(ràng)客户在入门级的(de)MCU上也可以(yǐ)灵活(huó)安排程序和数据存储。”他(tā)指(zhǐ)出,“除此之外,作(zuò)为一个标准品通用(yòng)MCU,我(wǒ)们该提供的配置都有(yǒu)提(tí)供,没(méi)有过(guò)度的裁(cái)剪。比如说应该(gāi)配备的、各种定(dìng)时器、ADC、SPI、I2C、UART等等(děng)。另外值(zhí)得注意的是(shì),这是一个标准工业级温度范围(wéi)的、具备宽(kuān)电压工作(zuò)特性的、经由正(zhèng)规设计、验(yàn)证和测试流程,用正向研发方式做出(chū)来的产品,是(shì)我们乐鱼网页版登录入口和芯源半导体在MCU技术道(dào)路上的一个重要(yào)里程碑。

    据介绍,CW32L010系列(liè)采(cǎi)用(yòng)主(zhǔ)频高(gāo)达48MHz的ARM® Cortex®-M0+内(nèi)核,配备高速嵌入(rù)式(shì)存储器,包括多达64K字节(jiē)FLASH和4K字节(jiē)SRAM。该系(xì)列接(jiē)口丰富,所(suǒ)有型号(hào)均提供完(wán)整的(de)通信接口(kǒu)(UART、一路SPI和一(yī)路I2C),以及12位高速ADC、四组通用和基本定时器、一(yī)组低(dī)功耗(hào)定时(shí)器和(hé)一组高(gāo)级(jí)控制PWM定(dìng)时器(qì)。

    此外,CW32L010支持(chí)在(zài)-40℃至85℃的工作温度范围内运行,供(gòng)电电压(yā)范围为1.62V至(zhì)5.5V,同时具备Sleep和DeepSleep两种低功耗模式。

    此外(wài),它还有如下特点(diǎn):

    1、64K超大Flash存(cún)储容量, 数据保持时间长达25年,支持擦写保护、读保(bǎo)护和安全运(yùn)行库保护功(gōng)能

    2、黑客级代码安全(quán)防护:创新的安全特性 - 允许(xǔ)用(yòng)户划定一块指令存(cún)储区域,仅通过指令总线取(qǔ)指令(lìng)执行(háng),止数据总线访(fǎng)问,即(jí)使(shǐ)攻(gōng)击者尝试通过下载间谍(dié)程序(xù)挟持内核也(yě)无法访问该区域,有效保护敏感算法(fǎ)和关键功能。
    3、极(jí)限超低(dī)功耗:待机电(diàn)流低至(zhì)0.3uA - 高温待(dài)机电流仅(jǐn)为1.2uA,远低于竞品(pǐn)平均水(shuǐ)平。
    4、全新设计的(de)高(gāo)级定时(shí)器:兼容G4相关(guān)IP - 新增(zēng)PWM移相、多点比较等功能,单个高级定时器支持多达6对互补PWM输出,灵活调整PWM边沿(yán)位置(zhì)。
    5、高精度RTC补(bǔ)偿:补偿精度达0.060ppm - 支持亚秒级读数,优化了RTC补偿(cháng)机制。
    6、全(quán)面升级的低功耗串口:支持(chí)LIN、RS485硬(yìng)件使能 - 接收数据时可灵活配(pèi)置接口电平,产生关键字中断(duàn)和(hé)帧超时(shí)中断,支持多种硬件(jiàn)功(gōng)能。

    7、出(chū)色(sè)的Latch Up测试成绩(jì)高温闩锁门限测试成(chéng)绩高达±600mA - 远高于(yú)行业一(yī)般水平,提供强(qiáng)大的ESD防护能力,是(shì)相比竞(jìng)品一(yī)般(bān)水平的3~6倍

    8、高性(xìng)能ADC:16路ADC输入,采样率可达2M  各通(tōng)道采(cǎi)样保持时间可独立配置,适(shì)应不同应用需求。
    9、内部时钟(zhōng)源特(tè)性优异:内(nèi)置(zhì)RC时钟源技术特性(xìng)优于竞品 - 无论是HSI还是LSI,都表(biǎo)现出(chū)色(sè),降低了对外(wài)置晶体的依赖,优化了成本。
    张亚凡(fán)特别(bié)指出该新品超低功耗评(píng)估(gū)指标非常多,一(yī)般(bān)将待机(jī)电流(常温/高温)、全速运行电流等几个主要指标拿出来(lái)比较,CW32L010采(cǎi)用(yòng)特别(bié)工艺制程,将待(dài)机电流控制在0.3uA,特别是(shì)高温待机电流是竞品平均水平的1/4~1/8。

    精雕细(xì)琢(zhuó)打造产品,细(xì)节见真章

    他表(biǎo)示在高速ADC方面,CW32L010ADC配置比以前增加了一个功能:就(jiù)是每个采样通道都是可以(yǐ)独(dú)立配置(zhì)采(cǎi)样保持时间的,他说(shuō)这也是客户提的要求。因为如果(guǒ)这个功能(néng)没有的话,客(kè)户在对不同(tóng)的(de)信号源进行采样的时候,就得被迫用同一种采样(yàng)保持时间,那实际工(gōng)作的时候就存在众口难(nán)调的(de)问(wèn)题,有些内阻比较大的信号(hào)源要求比较(jiào)长的采样(yàng)保(bǎo)持时(shí)间,如(rú)果加信号调理(lǐ)的话就又需要额(é)外的(de)开支了。现在的(de)设计比较好,不(bú)同的通道(dào)独立配(pèi)置时间,让ADC配置的适(shì)应性灵活性(xìng)更强了。

    在这次新(xīn)品发布(bù)会上(shàng),武汉乐鱼网页版登录入口和芯源半导(dǎo)体(tǐ)提出(chū)了在安全方(fāng)面(miàn)新品(pǐn)是“黑(hēi)客级安全代(dài)码防(fáng)护”,对此(cǐ)张(zhāng)亚凡表(biǎo)示作(zuò)为(wéi)专业(yè)的MCU,必然考虑用(yòng)户的代码(mǎ)及知(zhī)识产权保护。尽管目前大(dà)多数(shù)MCU都支持多种安全(quán)等级(jí),阻止通过SWD/ISP接口读取(qǔ)Flash内容(róng)。但通过下载间谍程序,用挟(jiā)持(chí)内核的方式对(duì)Flash指令区(qū)做数(shù)据访问一般都被允许。CW32L010则可以阻止(zhǐ)这个入侵(qīn),乐鱼网页版登录入口和芯源半导体独创(chuàng)性的允许用户划(huá)定一(yī)块(kuài)指令存储区域,在这个区域内只能通(tōng)过指令总线(xiàn)取指令(lìng)执行,但不允许通(tōng)过数据总线访问(wèn)数据(jù),用户可以(yǐ)将敏感的代码(mǎ)库存(cún)储在这个区域(yù),只能调(diào)用,无法复刻(kè)。除此之(zhī)外,CW32全(quán)系列产品,符合IEC60730,IEC61508 功能安全设计规范。

    此外,他还强调该MCU的IO口(kǒu)带有滤波防抖,“我们用MCU的时候经常会(huì)用IO口来检测按键、或者(zhě)继电器(qì)触点的状态(tài)变化,传统上的思路是,按键产(chǎn)生中断的时候不要立(lì)即马(mǎ)上去处理他,要延迟10个毫秒左右再去(qù)判断(duàn)一次,如果两次判(pàn)断都是有动作,那再去处理也不迟。今天这(zhè)个由(yóu)软(ruǎn)件来(lái)做(zuò)的按键防(fáng)抖功(gōng)能(néng),我(wǒ)们用硬件来完成了。”他(tā)解释说,“我(wǒ)们是怎(zěn)么做(zuò)的呢?我们的IO口的(de)信号传输到中(zhōng)断系统(tǒng)的通道,可(kě)以选择去(qù)通过(guò)一(yī)个数(shù)字滤波器,而这个数字滤波器的刷新时钟可以在上(shàng)面这(zhè)些时(shí)钟源里面去自由选择。那如果我(wǒ)们选择了这个速度比较低的LSI作为这个时钟源,那就相(xiàng)当于用比较慢的速度对这个输入信号进(jìn)行了多次(cì)的确认,相当(dāng)于节省了软件的开销了(le)。同(tóng)样的,如果外部有滤(lǜ)波(bō)电容(róng)的(de)话也(yě)就不再需要(yào)原(yuán)先那(nà)么(me)大的(de),这是节省了(le)硬件开销了。”

    此外,他表示该MCU的内部时钟源的温度特(tè)性和校准(zhǔn)结(jié)果非常优(yōu)秀,“我们都知道,我们这个规格的MCU,配置外部晶体(tǐ)的(de)客户是很少的。系(xì)统(tǒng)稳定运行的时(shí)钟源(yuán)基本都(dōu)靠内部的RC振荡(dàng)器来提供。这里如(rú)果没(méi)有设计好的话,很容易出(chū)现时钟偏差,严重的时候还会影响串(chuàn)行通信波特率上不去,以及电机转(zhuǎn)速不准确,时序响应不及(jí)时(shí)等等(děng)问题。而我们做到的(de)内部时钟的出厂精度是完(wán)全满(mǎn)足客户(hù)的苛(kē)刻要求(qiú)的,目(mù)前没有客户对这(zhè)个性能指标不满意(yì),在国内工艺制程里面也很难找到(dào)对应(yīng)的参数成绩。”他解释说。

    针对未来(lái)产品(pǐn)规划,他表示:有(yǒu)的客户说,CW32L010很好,但是(shì)RAM容量4K还是(shì)偏少(shǎo)了一点,引脚数还是少了一点。那我们下一个产品会解决这(zhè)个问题,那就是(shì)CW32L011,它被设(shè)计(jì)为最大32个引脚,内置6Kbyte的RAM,同(tóng)时它是(shì)我们第一(yī)颗96M主频(pín)的Cortex-M0+产品。”

    此外,他(tā)透(tòu)露:另外为了更好的(de)适应电机控制应(yīng)用,我们还会出一颗48Pin的产品,在继承了CW32L011的96M主频(pín)的同时,还(hái)增加了两(liǎng)路DAC、两路OPA、以及8Kbyte的RAM,DMA控制器(qì)以及(jí)除法开方硬件单(dān)元,Cordic三角函(hán)数计算器等等硬件,使得她在应对电(diàn)机控制应用的时候更加的(de)游刃有余。”

    受益于物联网以(yǐ)及电子产品智能化的发展,近几年全球MCU市场规模(mó)呈现增长的趋(qū)势(shì)。根(gēn)据(jù)Precedence Research的数据,2022年(nián)全球MCU市场约为282亿美元,预(yù)计(jì)2030年有望达582亿美(měi)元,未(wèi)来(lái) 8年CAGR为9.48%;同时根据IHS和IC Insights也预测(cè)2022年(nián)中国MCU市场(chǎng)规(guī)模约为390亿元,同(tóng) 比增(zēng)长(zhǎng)7.7%,预计2026年将有望突破(pò)500亿元,未来增长潜力巨大。

    在这个巨大的增量市场中,虽然(rán)玩家众(zhòng)多(duō),但是只要在产品上以客户需求为导向(xiàng),精雕细琢,精心打造,总能开辟出属于(yú)自己的新赛道。

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