ЭФМ32
Эта статья содержит контент, написанный как реклама . ( июнь 2019 г. ) |
EFM32 Gecko Микроконтроллеры [1] представляют собой семейство со смешанными сигналами 32-битных микроконтроллеров интегральных схем от Energy Micro (ныне Silicon Labs ) на базе ARM Cortex-M. [2] Процессоры, включая Cortex-M0+ , [3] Кортекс-М3 , [4] и Кортекс-М4 . [5]
Обзор
[ редактировать ]Микроконтроллеры EFM32 имеют большую часть своих функций, доступных вплоть до режимов глубокого сна, при потреблении тока менее микроампер, что обеспечивает энергоэффективное и автономное поведение во время сна ЦП.
Примером периферийного устройства глубокого сна на EFM32 является интерфейс датчиков низкого энергопотребления (LESENSE), который способен переключать индуктивные , емкостные и резистивные датчики во время автономной работы в режиме глубокого сна. Еще одним аспектом микроконтроллеров Gecko является то, что периферийные устройства имеют прямое соединение друг с другом, что позволяет им взаимодействовать без пробуждения и вмешательства процессора. Это соединение известно как периферическая рефлекторная система (PRS).
Функциональность доступна в нижних режимах энергопотребления «Стоп» и «Отключение». Режим «Стоп» включает в себя аналоговые компараторы , сторожевые таймеры , счетчики импульсов, I 2 Ссылки C и внешние прерывания. В режиме Shutoff при токе потребления 20–100 нА, в зависимости от продукта, приложения имеют доступ к GPIO , сбросу, счетчику реального времени (RTC) и сохраняемой памяти.
Семейство EFM32 состоит из нескольких подсемейств, начиная с EFM32 Zero Gecko и заканчивая EFM32 Zero Gecko. [6] на базе ARM Cortex-M0+, [3] к более производительному EFM32 Giant Gecko [7] и Чудо-Геккон, [8] на базе Кортекс-М3 [4] и Кортекс-М4 [5] соответственно. Технология EFM32 также является основой для EFR32 Wireless Geckos. [9] портфель беспроводных систем на кристалле (SoC) с диапазоном частот ниже ГГц и 2,4 ГГц.
Семейства продуктов
[ редактировать ]Семья | Основной | Скорость (МГц) | Флэш-память (КБ) | ОЗУ (КБ) | USB | ЖК-дисплей | Связь | Пакеты | Емкостное чувство |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Нулевой геккон | ARM Кортекс М0+ | 24 | 4,8,16,32 | 2,4 | Нет | Нет | I2C , I2S , SPI , UART , USART | КФН 24, КФН32, КФП48 | Релаксационный осциллятор |
Счастливый геккон | ARM Кортекс М0+ | 25 | 32,64 | 4,8 | Нет, да | Нет | I2C, I2S, SPI, UART, USART | CSP36, QFN24, QFN32, QFP48 | Релаксационный осциллятор |
Крошечный геккон | ARM Кортекс М3 | 32 | 4,8,16,32 | 2,4 | Нет | Да | I2C, I2S, SPI, UART, USART | БГА48, КФН24, КФН32, КФН64, КФП48, КФП64 | Релаксационный осциллятор |
Геккон | ARM Кортекс М3 | 32 | 16,32,64,128 | 8,16 | Нет | Да | I2C, SPI, UART, USART | БГА112, КФН32, КФН64, КФП100, КФП48, КФП64 | Релаксационный осциллятор |
Джейд Геккон | ARM Кортекс М3 | 40 | 128,256,1024 | 32,256 | Нет | Нет | I2C, I2S, SPI, UART, USART | QFN32, QFN48, BGA125 | Емкость в цифровой |
Леопардовый геккон | ARM Кортекс М3 | 48 | 64,128,256 | 32 | Да | Да | I2C, I2S, SPI, UART, USART | БГА112, БГА120, КСП81, КФН64, КФП100, КФП64 | Релаксационный осциллятор |
Гигантский геккон | ARM Кортекс М3 | 48 | 512,1024 | 128 | Да | Да | I2C, I2S, SPI, UART, USART | БГА112, БГА120, КФН64, КФП100, КФП64 | Релаксационный осциллятор |
Жемчужный геккон | ARM Кортекс М4 | 40 | 128,256,1024 | 32,256 | Нет | Нет | I2C, I2S, SPI, UART, USART | QFN32, QFN48, BGA125 | Емкость в цифровой |
Чудо-геккон | ARM Кортекс М4 | 48 | 64,128,256 | 32 | Да | Да | I2C, I2S, SPI, UART, USART | БГА112, БГА120, КСП81, КФН64, КФП100, КФП64 | Релаксационный осциллятор |
Ключевые свойства
[ редактировать ]Энергоэффективность микроконтроллеров EFM32 обусловлена автономной работой в режимах глубокого сна, низкими активными токами и токами сна, а также быстрым временем пробуждения. Устройства EFM32 утверждают, что их конструкция позволяет сократить циклы разработки, поскольку они совместимы по выводам и программному обеспечению , масштабируются в соответствии с широкими требованиями приложений и совместимы с несколькими платформами разработки. Портфолио беспроводных устройств Gecko (EFR32) имеет одну и ту же архитектуру MCU с совместимостью как программного, так и аппаратного обеспечения (контакт/корпус).
Функции
[ редактировать ]На низком уровне микроконтроллер можно разбить на восемь категорий: ядро и память, управление тактовой частотой, управление энергопотреблением, последовательные интерфейсы, порты ввода-вывода, таймеры и триггеры, аналоговые интерфейсы и модули безопасности.
К особенностям MCU относятся:
- Низкоэнергетические режимы.
- Peripheral Reflex System (PRS), система периферийных соединений с восемью триггерами для выполнения задач без вмешательства ЦП.
- ЦП: серия ARM Cortex-M, от Cortex-M0+ до Cortex-M4.
- Тактовая частота: от 4 МГц до 48 МГц.
- Низкочастотные и сверхнизкочастотные часы.
- Внутренние регуляторы напряжения.
- Флэш-память: от 4 КБ до 1024 КБ.
- ОЗУ: от 2 КБ до 128 КБ.
- Последовательные цифровые интерфейсы: USART, UART с низким энергопотреблением, I2C и USB.
- Блок таймеров и триггеров микроконтроллера включает в себя КРИОТАЙМЕР, [10] счетчик импульсов низкой энергии (PCNT) и резервный счетчик реального времени (RTC).
- Аналоговые модули: АЦП, ЦАП, операционные усилители и аналоговые компараторы .
- Аппаратные криптографические механизмы [11] и циклические избыточные проверки (CRC).
- До 93 контактов ввода/вывода общего назначения (GPIO) .
- Некоторые варианты имеют ЖК-контроллеры.
Ресурсы для проектирования и разработки
[ редактировать ]Ресурсы для проектирования и разработки включают в себя бесплатную интегрированную среду разработки (IDE) , инструменты анализа производительности, инструменты и утилиты настройки, компиляторы и платформы разработки, программные стеки, справочный код и примеры дизайна, рекомендации по применению, обучающие видеоролики и технические документы .
Студия Simplicity Silicon Labs [12] — это бесплатная платформа разработки на базе Eclipse с графическими инструментами настройки, инструментами профилирования энергопотребления, инструментами анализа беспроводной сети, демонстрациями, примерами программного обеспечения, документацией, технической поддержкой и форумами сообщества. Он также включает опции инструментов компилятора, включая GCC для ARM, [13] Кейл, [14] Встроенный инструментарий IAR, [15] и другие сторонние инструменты.
Инструменты в среде Simplicity Studio IDE включают Advanced Energy Monitor (AEM) и сетевой отладчик под названием «Packet Trace». Advanced Energy Monitor — это инструмент EFM32, который позволяет разработчикам выполнять профилирование энергопотребления во время работы приложения. Он также утверждает, что позволяет осуществлять прямую корреляцию кода для оптимизации как аппаратного, так и программного обеспечения. Network Debugger — это инструмент, который позволяет разработчикам использовать беспроводные микроконтроллеры Gecko для отслеживания сетевого трафика и пакетов на всех узлах сети.
EFM32 поддерживается несколькими сторонними операционными системами реального времени (RTOS) и программными библиотеками, драйверами и стеками, такими как операционные системы микроконтроллеров (uC/OS) (Micrium), FreeRTOS, GNU Chopstx, embOS (Segger), и ОС mbed (ARM). [16] В октябре 2016 года Silicon Labs приобрела Micrium. В дополнение к стекам промежуточного программного обеспечения, критически важным для IoT, таким как TCP/IP, Micrium предоставляет RTOS, которая позволяет встроенным IoT-проектам выполнять управление задачами в режиме реального времени.
Начиная
[ редактировать ]Доступны стартовые комплекты EFM32. [17] для целей оценки и ознакомления с портфолио. Каждый стартовый комплект содержит датчики и периферийные устройства, которые помогают продемонстрировать возможности устройства, а также служат отправной точкой для разработки приложений. Использование программного обеспечения Simplicity Studio также предоставляет доступ к информации о комплекте и возможность программировать стартовый комплект с помощью демонстраций и примеров кода. Большинство стартовых комплектов содержат EEPROM с идентификаторами плат, что позволяет осуществлять автоматическую настройку при подключении комплекта к Simplicity Studio IDE.
Некоторые комплекты EFM32 поддерживают ARM mbed. [18] Эти комплекты поддерживают ARM mbed. [19] «из коробки» и поддерживаются в инструментах разработки Simplicity Studio и на форумах сообщества.
Показанный ниже стартовый комплект EFM32 Giant Gecko, включающий микроконтроллер Giant Gecko с 1024 КБ флэш-памяти и 93 GPIO, является одним из последних предложений стартовых комплектов в семействе EFM32.
Другие стартовые комплекты EFM32 включают :
Стартовый комплект (шт.) | Номер детали | Основные возможности СТК | Тип ЖК-дисплея | Вариант питания от аккумулятора |
---|---|---|---|---|
Pearl Gecko STK (также используется для Jade Gecko MCU) | SLSTK3401A | USB-отладчик J-Link, датчик относительной влажности и температуры, 2 пользовательские кнопки | Память ЖК-дисплей | Да |
Чудо-геккон СТК | EFM32WG-STK3800 | Отладчик USB J-Link, флэш-память 32 МБ, 20-контактный разъем расширения, датчик внешней освещенности, металлический ЖК-датчик, 2 пользовательские кнопки | 160-сегментный ЖК-дисплей | Да |
Гигантский геккон СТК | EFM32GG-STK3700 | Отладчик USB J-Link, флэш-память 32 МБ, 20-контактный разъем расширения, датчик внешней освещенности, металлический ЖК-датчик, 2 пользовательские кнопки | 160-сегментный ЖК-дисплей | Да |
Леопардовый геккон СТК | EFM32LG-STK3600 | Отладчик USB J-Link, флэш-память 32 МБ, 20-контактный разъем расширения, датчик внешней освещенности, металлический ЖК-датчик, 2 пользовательские кнопки | 160-сегментный ЖК-дисплей | Да |
Геккон СТК | EFM32-G8XX-STK | Отладчик USB J-Link, 20-контактный разъем расширения, 2 пользовательские кнопки и сенсорный слайдер | ЖК-дисплей 4x40 | Да |
Крошечный геккон ТО | EFM32TG-STK3300 | USB-отладчик J-Link, готовность к демо-версии LESENSE, датчики освещения, ЖК-дисплея и сенсорного экрана, 2 пользовательские кнопки | ЖК-дисплей 8x20 | Да |
Хэппи Гекко ТО | СЛСТК3400А | Отладчик USB J-Link, 20-контактный разъем расширения, датчик относительной влажности и освещенности, 2 пользовательские кнопки и 2 сенсорные кнопки | ЖК-дисплей с памятью 128x128 пикселей | Да |
Нулевой геккон СТК | EFM32ZG-STK3200 | Отладчик USB J-Link, 20-контактный разъем расширения, 2 пользовательские кнопки и 2 сенсорные панели | ЖК-дисплей со сверхнизким энергопотреблением и памятью 128x128 пикселей. | Да |
Энергетические режимы
[ редактировать ]EFM32 разработан для достижения высокой степени автономной работы в режимах с низким энергопотреблением. Доступны несколько режимов сверхнизкого энергопотребления для настройки энергопотребления и значительного снижения энергопотребления.
Энергетический режим | Государственное обозначение | Характеристики | Потребляемая мощность |
---|---|---|---|
Активный/Работающий | ЕМ0 | ЦП ARM Cortex-M извлекает и выполняет инструкции из флэш-памяти или оперативной памяти, а также можно включить все периферийные устройства с низким энергопотреблением. EFM32 может быстро перейти в один из режимов с низким энергопотреблением из этого режима, эффективно останавливая процессор и флэш-память. После пробуждения все режимы с низким энергопотреблением возвращаются в этот режим в течение 2 мкс, что позволяет легко перейти в режим с низким энергопотреблением и при необходимости вернуться к 32-битной производительности. | 114 мкА/МГц |
Спать | ЕМ1 | Тактовая частота ЦП отключена, что эффективно снижает энергопотребление, необходимое для работы, сохраняя при этом все функции периферийных устройств с низким энергопотреблением (включая флэш-память и ОЗУ). Используя систему периферийных рефлексов (PRS) и DMA, система может собирать и выводить периферийные данные без вмешательства ЦП. Такое автономное поведение позволяет системе оставаться в этом режиме в течение длительного периода времени, тем самым увеличивая срок службы батареи. Кроме того, оперативная память с низким уровнем утечки обеспечивает полное сохранение данных. | 48 мкА/МГц |
Глубокий сон | ЕМ2 | Микроконтроллеры EFM32 обеспечивают высокую степень автономной работы при низком энергопотреблении. В этом режиме высокочастотный генератор выключен; однако для периферийных устройств с низким энергопотреблением доступны генератор с частотой 32 кГц и часы реального времени. Поскольку процессор ARM Cortex-M не работает в этом режиме, MCU выполняет расширенные операции в спящем режиме. Периферийные устройства работают автономно благодаря интеллектуальному взаимодействию модулей и памяти, время пробуждения до EM0 составляет всего 2 мкс, а оперативная память с низким уровнем утечки обеспечивает полное сохранение данных в этом режиме. | 0,9 мкА |
Останавливаться | ЕМ3 | Этот режим адаптирует энергопотребление EFM32 для поддержания очень короткого времени пробуждения и реагирования на внешние прерывания. В этом режиме низкочастотный генератор отключен, но ОЗУ с малой утечкой обеспечивает полное сохранение данных, а маломощный аналоговый компаратор или асинхронные внешние прерывания могут разбудить устройство. | 0,5 мкА |
Отключение | ЕМ4 | В этом самом глубоком доступном режиме энергопотребления микроконтроллер EFM32 полностью отключается, и единственный способ проснуться — это перезагрузка. Этот режим энергопотребления обеспечивает дополнительную экономию энергии для приложений, которые не требуют сохранения часов реального времени или оперативной памяти. Этот режим доступен в некоторых периферийных устройствах с низким энергопотреблением, включая сброс при включении питания и внешние прерывания. | 20 нА |
Основная технология
[ редактировать ]Продукты EFM32 могут поддерживать обработку с меньшим потреблением энергии. В режиме «Активный/Работа» базовый ток потребления EFM32 составляет 114 мкА/МГц при выполнении кода в реальном времени с тактовой частотой 32 МГц при питании 3 В. Максимальная тактовая частота EFM32 составляет 48 МГц, что ограничивает общее энергопотребление.
Потребление энергии EFM32 можно снизить путем настройки подключенных периферийных устройств. В режиме Active/Run ЦП может взаимодействовать со всеми периферийными устройствами. Взаимодействие с высокочастотной периферией, требующей тактовой частоты мегагерцового диапазона, может осуществляться в режимах «Активный/Работа» и «Спящий режим». Взаимодействие с низкоскоростными периферийными устройствами, требующими более низкой тактовой частоты, например 32 килогерца, может осуществляться в режиме глубокого сна и в любом более высоком режиме. С асинхронными периферийными устройствами, не требующими тактирования, можно взаимодействовать в режиме остановки и в любом более высоком режиме.
Чтобы еще больше снизить энергопотребление, время взаимодействия EFM32 можно сгруппировать так, чтобы ЦП просыпался для взаимодействия с периферийными устройствами, а затем, когда взаимодействие и обработка завершены, EFM32 можно перевести в один из нижних режимов. энергетические режимы. Функции автономных периферийных устройств, периферической рефлекторной системы и LESENSE также могут использоваться для поддержания EFM32 в режимах с низким энергопотреблением.
- Функция автономной периферии гарантирует, что периферийные устройства могут работать без пробуждения процессора. Эта функция обеспечивает поддержку прямого доступа к памяти (DMA) до 16 каналов, в зависимости от EFM32.
- Систему Peripheral Reflex можно настроить для работы с автономными периферийными устройствами, выполняя задачи без вмешательства ЦП.
- LESENSE — это функция EFM32, которая позволяет MCU контролировать до 16 датчиков в режиме глубокого сна. В этом режиме EFM32 может выполнять резистивные, емкостные и индуктивные измерения.
При необходимости EFM32 может выйти из режима глубокого сна и задействовать процессор менее чем за две микросекунды.
Примеры применения низкоэнергетической технологии Gecko
[ редактировать ]Приложения для измерения АЦП [20] (температура): В демонстрации с микроконтроллером Wonder Gecko и стандартным температурным термистором настройка АЦП на выборку данных термистора каждую секунду (с частотой 1 Гц) соответствует среднему току 1,3 мкА. Это соответствует батарее типа «таблетка» CR2032 емкостью 220 мАч, срок службы которой составляет около 20 лет. То же самое приложение можно реализовать с помощью LESENSE и предустановленных пороговых значений вместо использования выборок АЦП с регулярными интервалами времени. В случае LESENSE и нерегулярных триггеров пороговая частота триггера 1 Гц позволит EFM32 оставаться в режиме низкого энергопотребления, если показания датчика не превысят заданный порог.
Счетчик импульсов низкой энергии для метрологии: Используя счетчик импульсов низкой энергии, EFM32 также можно использовать в приложениях (импульсного) измерения. Например, с помощью магнитного датчика Холла EFM32 может преобразовывать положение вращения в количественную скорость или расход. Это обычная ситуация при учете расхода воды или тепла. EFM32 можно использовать в режиме остановки (EM3) для подсчета импульсов и расчета расхода. Потребляемая мощность в этом состоянии может составлять всего 650 нА (3 В постоянного тока).
История
[ редактировать ]Семейство микроконтроллеров EFM32 — один из двух продуктов Energy Micro . Второй — радиоприемники EFR4D Draco SoC.
- В апреле 2008 года Energy Micro объявила о том, что лицензировала ядро ARM Cortex-M3. [21]
- В октябре 2009 года Energy Micro анонсировала семейство микроконтроллеров EFM32 Gecko (серия EFM32G) на базе Cortex-M3. [22]
- В декабре 2009 года Energy Micro анонсировала комплект разработки для своего семейства микроконтроллеров EFM32 Gecko.
- В феврале 2010 года Energy Micro объявила о выпуске микроконтроллеров EFM32 Tiny Gecko.
- В марте 2010 года Energy Micro анонсировала семейство микроконтроллеров EFM32 Tiny Gecko (серия EFM32TG) на базе Cortex-M3.
- В марте 2010 года Energy Micro анонсировала недорогой стартовый комплект EFM32 Gecko.
- В июле 2010 года Energy Micro анонсировала семейство микроконтроллеров EFM32 Giant Gecko (серия EFM32GG) на базе Cortex-M3 для приложений с большим объемом памяти.
- В ноябре 2010 года Energy Micro анонсировала пакет разработки Simplicity Studio.
- В марте 2011 года Energy Micro анонсировала семейство микроконтроллеров EFM32 Zero Gecko (серия EFM32ZG) на базе Cortex-M0+ для недорогих приложений.
- В сентябре 2011 года Energy Micro анонсировала семейство микроконтроллеров EFM32 Leopard Gecko (серия EFM32LG) на базе Cortex-M3.
- В апреле 2013 года Energy Micro анонсировала семейство микроконтроллеров EFM32 Wonder Gecko (серия EFM32WG) на базе ARM Cortex-M4F.
- В июне 2013 года Silicon Labs объявила о намерении приобрести Energy Micro. [23]
- В июле 2013 года Silicon Labs завершила приобретение Energy Micro. [24]
Инструменты разработки
[ редактировать ]Компилятор Gecko mbed доступен по адресу: https://developer.mbed.org/compiler/#nav:/ ;
См. также
[ редактировать ]- Архитектура ARM , Список ядер микропроцессора ARM , ARM Cortex-M
- Микроконтроллер , Список распространенных микроконтроллеров
- Встроенная система , Одноплатный микроконтроллер
- Прерывание , Обработчик прерываний , Сравнение операционных систем реального времени
- JTAG , SWD
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «32-битный микроконтроллер» . www.silabs.com . Архивировано из оригинала 28 февраля 2015 года.
- ^ «Микропроцессорные ядра и технологии – Arm®» .
- ^ Перейти обратно: а б «Кортекс-М0+» .
- ^ Перейти обратно: а б «Кортекс-М3» .
- ^ Перейти обратно: а б «Кортекс-М4» .
- ^ «Самый маленький 32-битный микроконтроллер ARM Cortex M0 — Silicon Labs» .
- ^ «32-битный микроконтроллер EFM32 — микроконтроллер малой мощности — Silicon Labs» .
- ^ «32-битный микроконтроллер EFM32 ARM Cortex M4 — Silicon Labs» .
- ^ «Многопротокольная беспроводная связь — Silicon Labs» .
- ^ «Документация к программному обеспечению EFM32 Pearl Gecko 12» . 9 марта 2017 г. Архивировано из оригинала 6 ноября 2020 г.
- ^ «Криптомодуль EFM32 Series 1» . 9 июля 2021 г. Архивировано из оригинала 24 сентября 2021 г.
- ^ «Студия Simplicity — Силиконовые лаборатории» .
- ^ «Цепочка инструментов GNU | Встроенная цепочка инструментов GNU Arm» .
- ^ «МДК Версия 5» .
- ^ «Продукты» . 27 ноября 2020 г.
- ^ «Мбед ОС | Мбед» .
- ^ «Инструменты разработки — Кремниевые лаборатории» .
- ^ «Силиконовые Лаборатории | Мбед» .
- ^ «Mbed, mbed OS и EFM32 — Silicon Labs» .
- ^ Ло, Ойвинд (6 июня 2016 г.). «Управление Интернетом вещей с учетом энергетического бюджета» . Нью-ТехЕвропа. Архивировано из оригинала 2 декабря 2016 года.
- ^ «Новости – Арм®» .
- ^ «Кремниевые лаборатории» . Архивировано из оригинала 21 июня 2013 года . Проверено 7 июня 2013 г.
- ^ «Silicon Labs приобретает Energy Micro, лидера в области маломощных микроконтроллеров и радиоприемников на базе ARM Cortex | Новости и пресс-релизы | Silicon Labs» . Архивировано из оригинала 11 июня 2013 года . Проверено 7 июня 2013 г.
- ^ «Silicon Labs завершает приобретение Energy Micro | Новости и пресс-релизы | Silicon Labs» . Архивировано из оригинала 2 декабря 2016 года . Проверено 1 декабря 2016 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Официальные документы EFM32
- Официальный сайт EFM32
- Замечания по применению EFM32
- Форум разработчиков EFM32. Архивировано 21 октября 2017 г. на Wayback Machine.
- Официальные документы ARM
- Видео о стартовом наборе EFM32
- Многопротокольная простота Wireless Gecko от Silicon Labs
- Wireless Gecko — введение в аппаратные средства разработки EFR32
- Стартовый комплект EFM32 Gecko Cortex-M3 от Silicon Labs
- Wireless Gecko — практика проектирования субгигагерцового диапазона от Silicon Labs
- Использование инструмента BG для проведения радиочастотного тестирования
- Семейство беспроводных устройств Silicon Labs Gecko | Диги-Кей Ежедневно
- Обучающие видеоролики по EFM32
- Простота Студия IDE
- Mastering Simplicity Studio — с функцией Energy Profiler
- Освоение Simplicity Studio — Конфигуратор
- Освоение Simplicity Studio — сетевой анализатор
- Освоение Simplicity Studio — Разработчик приложений
- Блог EFM32
- Выращивание геккона
- Герой Интернета вещей из Teenage Engineering привносит новый взгляд на музыку
- Герой Интернета вещей: Тим Гипсон из Mide
- Студенты изучат новый курс на основе EFM32
- Выбирайте мудро: MCU — это только хорошее средство разработки
- Получите больше от наших новых многопротокольных и беспроводных SoC с частотой ниже ГГц с сетевым стеком Connect
- Другой