MCX C系列簡(jiǎn)介：使用高能效、高性價(jià)比的MCU提升設(shè)計(jì)

恩智浦推出MCX C系列，進(jìn)一步豐富MCX微控制器產(chǎn)品組合。MCX C系列不僅為低成本應(yīng)用設(shè)計(jì)，還具有高能效和可靠的性能，進(jìn)一步豐富整個(gè)MCX產(chǎn)品組合。

基于Arm^? Cortex^?，高性價(jià)比、高能效

秉承在MCU領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，并著眼于未來(lái)，恩智浦自豪宣布推出MCX C系列——一款高性價(jià)比、高能效的Cortex-M0+MCU，承諾長(zhǎng)達(dá)15年持續(xù)供貨，旨在助力8位和16位傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的升級(jí)換代。MCX C系列專為滿足入門級(jí)工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的需求而設(shè)計(jì)，為廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景打開(kāi)了大門。無(wú)論是中小家用電器、家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)，還是智能照明、智能電源插座和直流風(fēng)扇等，MCX C系列都為客戶提供了全面選擇，從入門級(jí)解決方案到高級(jí)解決方案。MCX C系列搭載運(yùn)行頻率48MHz的32位Arm^? Cortex^? M0+處理器，提供最高256KB的flash、最高32KB的SRAM以及最高16KB的Boot ROM。此外，MCX C系列還配備了全速USB和SLCD接口，以及低功耗模式，確保外設(shè)在節(jié)能狀態(tài)下仍能保持高效工作。

為何MCX C系列值得青睞？

■   可靠、實(shí)惠

目前，MCU解決方案的整體成本是應(yīng)用開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)重要因素——高性價(jià)比并搭配開(kāi)源開(kāi)發(fā)工具的平臺(tái)可為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員提供競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。MCX C系列正是這樣一款入門級(jí)MCU，注重易用性，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且高度可靠。MCX C旨在滿足各種入門級(jí)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求。

■   低功耗高速接口

當(dāng)邊緣設(shè)備在部署環(huán)境中無(wú)處不在時(shí)，能源變得尤為珍貴，然而，對(duì)于整體系統(tǒng)性能而言，高速處理能力同樣不可或缺。MCX C系列支持低功耗節(jié)能外設(shè)和USB接口，USB2.0接口可實(shí)現(xiàn)12Mbit/s的全速操作。節(jié)能的外設(shè)能夠減輕內(nèi)核在節(jié)能和低功耗模式下的負(fù)載，當(dāng)內(nèi)核處于睡眠狀態(tài)時(shí)保持外設(shè)的運(yùn)行。段式LCD支持人機(jī)界面(HMI)，控制器能夠生成相應(yīng)的波形，驅(qū)動(dòng)復(fù)用的數(shù)字、字母數(shù)字或自定義分段LCD面板。

■   安全性

MCX C系列基于從flash模塊中所選模式實(shí)施外部訪問(wèn)安全策略。Flash模塊向MCU提供安全信息，確認(rèn)安全請(qǐng)求并限制對(duì)flash資源的訪問(wèn)權(quán)限。

在未加密狀態(tài)下，所有flash命令均可通過(guò)調(diào)試端口或用戶代碼執(zhí)行。一旦flash加密，僅允許批量擦除操作，且調(diào)試端口無(wú)法訪問(wèn)內(nèi)存位置。如禁用批量擦除功能，亦可阻止通過(guò)調(diào)試器執(zhí)行批量擦除操作。

MCX C系列應(yīng)用領(lǐng)域

MCX C系列適用于多個(gè)市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，覆蓋中小家電、家庭安防監(jiān)控、智能照明、智能電源插座、直流風(fēng)扇等各類場(chǎng)景。

智能電源插座

MCX C：近距離深度解析

MCX C系列采用48MHz Arm Cortex-M0+，涵蓋多個(gè)產(chǎn)品家族。MCX C04x是入門級(jí)器件，采用16或24引腳QFN封裝，配備32KB Flash、2KB SRAM和8KB Boot ROM。運(yùn)行功耗低至50μA/MHz。

MCX C04x框圖

MCX C24x提供更豐富的功能與資源。Flash容量可達(dá)64KB、SRAM可達(dá)16KB， Boot ROM可達(dá)16KB。嵌入式ROM配備引導(dǎo)加載程序，支持使用內(nèi)置USB FS2.0設(shè)備靈活進(jìn)行程序升級(jí)。FlexIO可支持任何標(biāo)準(zhǔn)和自定義串行外設(shè)仿真。在超低功耗運(yùn)行模式下，功耗僅為46μA/MHz，在停止模式下(保留RAM和RTC)更是降至1.68μA。該設(shè)備提供64引腳LQFP或32引腳QFN封裝。

MCX C44x是性能最高的系列。Flash容量可達(dá)256KB、SRAM可達(dá)32KB、Boot ROM可達(dá)16KB。除了有MCX C24x的特性之外，還支持多達(dá)24x8或28x4段的段式LCD。在超低功耗運(yùn)行模式下，功耗低至54uA/MHz，在深度睡眠模式下低至1.96uA(保留RAM+RTC)。封裝選項(xiàng)更加豐富，包括32和48引腳QFN、64引腳LQFP以及64引腳BGA。

MCX C14x/24x/44x框圖

低功耗

電源管理控制器(PMC)提供多種供電模式，用戶可根據(jù)所需的功能級(jí)別優(yōu)化功耗。支持多種運(yùn)行/等待/停止模式。MCU能在低于50μA/MHz的低功耗下運(yùn)行，在深度睡眠模式下僅消耗2μA電流，同時(shí)保持寄存器數(shù)據(jù)不丟失。即便在深度睡眠模式，微控制器也能在短短4us內(nèi)喚醒。

大多數(shù)模塊的時(shí)鐘可以關(guān)閉以節(jié)省電力。PMC內(nèi)置的低壓檢測(cè)(LVD)系統(tǒng)能夠有效防止電壓過(guò)低的情況。

通訊與HMI

MCX C系列具備豐富的通訊和HMI功能。USB以全速運(yùn)行(USB2.0達(dá)到12Mbit/s)，并支持段式LCD接口。FlexIO功能提供了可定制化接口，能夠支持包括UART、I2C、SPI、I2S、攝像頭IF以及PWM/波形生成在內(nèi)的多種協(xié)議。

MCX C系列配備了兩個(gè)低功耗UART通道，以及SPI和I2C接口，用于設(shè)備間通信。同時(shí)，提供了一系列通用輸入輸出(GPIO)引腳，可以直接驅(qū)動(dòng)LED燈或功率MOSFET。段碼式LCD控制器能夠生成相應(yīng)的波形驅(qū)動(dòng)復(fù)用的數(shù)字、字母數(shù)字或自定義段碼式LCD面板。該控制器最多可連接8個(gè)背板和47個(gè)前板，如8X47或4X51，并支持分段故障檢測(cè)。

通訊與HMI

高精度模擬

MCX C系列配備一個(gè)16位逐次接近高速ADC，最多支持16個(gè)通道，并提供12/16位輸出模式(在MCX C04x芯片中為12位逐次接近ADC，最多支持8個(gè)通道)。此外，還內(nèi)置了一個(gè)12位高速、低功耗的通用DAC。DAC的輸出既可以通過(guò)外部引腳輸出，也可以作為模擬比較器、運(yùn)算放大器或ADC的輸入之一。模擬比較器(CMP)模塊提供一個(gè)電路，用于比較兩個(gè)模擬輸入電壓，并配備一個(gè)6位數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器來(lái)提供一個(gè)信號(hào)。該模塊還包括一個(gè)模擬多路復(fù)用器(Analog MUX)，可以從八個(gè)通道中選擇一個(gè)模擬輸入信號(hào)。電壓參考模塊提供一個(gè)緩沖參考電壓，作為外部參考使用。緩沖參考電壓也可用于內(nèi)部ADC、DAC和模擬比較器。電壓參考輸出可以以0.5mV的分辨率進(jìn)行微調(diào)，并通過(guò)專用引腳輸出。

性能提升

MCX C系列具備多項(xiàng)先進(jìn)的核心功能，顯著提升整體性能。

DMA模塊能夠在系統(tǒng)內(nèi)存和外圍設(shè)備之間異步傳輸數(shù)據(jù)，幾乎無(wú)需處理器干預(yù)，提升整體系統(tǒng)性能。

位操作引擎提供對(duì)外設(shè)地址空間進(jìn)行原子讀-改-寫(xiě)內(nèi)存操作的硬件支持。這種實(shí)現(xiàn)方式為這類通用微控制器提供了強(qiáng)大而高效的讀-改-寫(xiě)能力。

對(duì)稱交叉開(kāi)關(guān)的實(shí)現(xiàn)允許不同主設(shè)備同時(shí)訪問(wèn)不同的子設(shè)備，支持32位傳輸，在單個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成。交叉開(kāi)關(guān)可以配置為固定優(yōu)先級(jí)或輪詢子設(shè)備端口仲裁。

時(shí)鐘與定時(shí)

MCX C系列為MCU提供多種時(shí)鐘源選項(xiàng)。它具有一個(gè)運(yùn)行頻率為48MHz的高頻內(nèi)部參考時(shí)鐘和一個(gè)可以8MHz或2MHz運(yùn)行的低頻內(nèi)部參考時(shí)鐘。此外，還可以使用外部晶體振蕩器作為時(shí)鐘源。分頻器/預(yù)分頻器可以實(shí)現(xiàn)多種頻率選項(xiàng)，包括1KHz、32KHz和4MHz。外部晶體振蕩器的運(yùn)行頻率可以在32KHz到3-32MHz之間。

定時(shí)器/PWM模塊提供了一個(gè)2到8通道的定時(shí)器，支持輸入捕獲、輸出比較以及生成PWM信號(hào)，用于控制電機(jī)和電源管理應(yīng)用。計(jì)數(shù)器、比較和捕獲寄存器由一個(gè)異步時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，該時(shí)鐘在低功耗模式下仍然可以保持啟用狀態(tài)。

低功耗定時(shí)器可以配置為16位分辨率的時(shí)間計(jì)數(shù)器或脈沖計(jì)數(shù)器。它在所有電源模式下都能工作，并且在大多數(shù)系統(tǒng)復(fù)位事件中可以繼續(xù)運(yùn)行，可以用作日時(shí)計(jì)數(shù)器。

實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供帶溢出保護(hù)的32位秒計(jì)數(shù)器和32位警報(bào)。輸入時(shí)鐘源可以通過(guò)軟件選擇，并且具有可編程的16位預(yù)分頻器。

可擴(kuò)展封裝

MCX C系列設(shè)計(jì)旨在提供成本與性能的卓越平衡，具有可擴(kuò)展的內(nèi)存和封裝選項(xiàng)。這種靈活性確保了MCX C系列能夠滿足各種應(yīng)用需求，同時(shí)保持成本效益和高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

MCX C系列提供以下幾種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)封裝：QFN16、QFN24、QFN32、QFN48、BGA64、LQFP64

MCUXpresso Developer Experience(MCUXpresso開(kāi)發(fā)人員體驗(yàn))

使用MCUXpresso軟件和工具套件，可以快速高效地開(kāi)發(fā)MCX C應(yīng)用。我們?yōu)殚_(kāi)發(fā)人員提供了多種軟件開(kāi)發(fā)方式選擇。

MCUXpresso軟件和工具套件提供核心軟件開(kāi)發(fā)工具包(SDK)、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)和配置工具。

MCX C的SDK包含低層級(jí)外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序、配置實(shí)用程序和中間件，如USB設(shè)備協(xié)議棧。

SDK具有較高的靈活性，可以與多種IDE一起使用，例如：

■   MCUXpresso for Visual Studio Code (VS Code)：VS Code擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)快速、靈活的開(kāi)發(fā)

■   MCUXpresso IDE：基于Eclipse的自定義IDE，簡(jiǎn)單易用

■   IAR Embedded Workbench：安全認(rèn)證且高度優(yōu)化的C/C++編譯器和開(kāi)發(fā)環(huán)境

■   Arm Keil MDK：具有廣泛中間件的高性能Arm編譯器

開(kāi)發(fā)板

有三款FRDM開(kāi)發(fā)板可作為經(jīng)濟(jì)高效且易于使用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。開(kāi)發(fā)板可通過(guò)USB-C接口進(jìn)行編程，并通過(guò)與Arduino兼容的接頭提供I/O引腳。額外的引腳行確保了對(duì)MCX C微控制器的所有外設(shè)都能完全訪問(wèn)。調(diào)試器接頭則提供了串行接口功能。恩智浦Expansion Board Hub和合作伙伴提供一系列的擴(kuò)展附加板，它們都配備了與MCUXpresso SDK兼容的驅(qū)動(dòng)程序和示例。

FRDM-MCXC444開(kāi)發(fā)板

FRDM系列開(kāi)發(fā)板提供多種封裝選項(xiàng)：

●   FRDM-MCXC041: 48MHz Cortex-M0+, 32KB Flash, QFN-24

●   FRDM-MCXC242: 48MHz Cortex-M0+, 64KB Flash, QFP-64, 全速USB

●   FRDM-MCXC444: 48MHz Cortex-M0+, 256KB Flash, QFP-64, 全速USB和段式LCD

MCX C系列的優(yōu)勢(shì)

MCX C系列采用高性價(jià)比設(shè)計(jì)和節(jié)能的Arm Cortex-M0+處理器，以較低的成本提供高性能。它配備高達(dá)256KB Flash、32KB的SRAM、全速USB和段式LCD接口，非常適合邊緣設(shè)備。MCX C系列得到MCUXpresso Developer Experience的全面支持，這意味著FRDM開(kāi)發(fā)板可以輕松上手，并且能夠支持MCUXpresso for VS Code等流行IDE。

作者：

Marc Manninger

Marc Manninger是恩智浦產(chǎn)品及市場(chǎng)經(jīng)理，在半導(dǎo)體行業(yè)擁有9年豐富經(jīng)驗(yàn)。他畢業(yè)于格拉茨理工大學(xué)和圣保羅大學(xué)，獲得軟件工程及工商管理碩士學(xué)位。在他的職業(yè)生涯中，他致力于智能汽車門禁系統(tǒng)的各種軟件項(xiàng)目和產(chǎn)品。他作為產(chǎn)品和市場(chǎng)經(jīng)理，負(fù)責(zé)恩智浦的汽車UWB、NFC和安全芯片。

Bernhard Grosswindhager

Bernhard Grosswindhager是汽車UWB產(chǎn)品和市場(chǎng)經(jīng)理，負(fù)責(zé)產(chǎn)品和營(yíng)銷策略的制定。他擁有格拉茨理工大學(xué)電氣工程博士學(xué)位，研究方向是UWB定位和通信。除了學(xué)術(shù)生涯外，他還曾在醫(yī)學(xué)工程和汽車行業(yè)擔(dān)任過(guò)不同的職務(wù)。