原创 由工程师选择MCU的步骤看其设计和使用的新趋势

EDNChina网站日前发布了一篇题为《选择微控制器的10个步骤》的文章，受到广大工程师网友的热烈追捧。正如文中所言，选择适合某个产品使用的MCU是一项艰巨的任务。不仅要考虑许多技术因素，而且要考虑可能影响到项目成败的成本和交货时间等商业问题。它需要硬件和软件工程师共同决策，由他们首先设计出系统的高层结构、框图和流程图，从而保证有足够的信息开始对微控制器选型进行合理的决策。这10个需要遵循的步骤分别是：1、制作一份要求的硬件接口清单；2、检查软件架构；3、选择架构（8位？16位？还是32位？是否ARM架构？）；4、确定内存需求；5、开始寻找MCU；6、检查价格和功耗约束；7、检查器件的可用性；8、选择开发套件；9、调查编译器和工具；10、开始试验。

由此可见，软硬件架构、接口、内存、开发套件、编译器、功耗、成本等因素是一款成功的MCU所必须兼顾的，越来越多的MCU都注重这些方面取得均衡，下面就介绍几款比较受工程师欢迎的MCU产品。

罗姆超低功耗微控制器“ML610Q474家族”

罗姆集团旗下的LAPIS Semiconductor面向安全令牌等需要纽扣电池或干电池长时间工作的设备，开发出超低功耗微控制器“ML610Q474家族”，耗电量相比以往产品降低1/2。本LSI实现了业界顶级水平的低耗电量（Halt模式时仅0.25μA），使纽扣电池等小型小容量电池的长时间使用成为可能。另外，不仅耗电量低，在IEC61000-4-2电磁兼容性试验中，成功实现了±30kV的超强电磁兼容性能。

该产品家族的特点包括：仅1枚芯片即可实现安全令牌所需的功能；内置LAPIS Semiconductor独创的高性能8bit RISC内核；低功耗；Halt模式时，耗电量仅0.25μA；内置16KB Flash（ML610Q474、ML610Q475、ML610Q476）；(同时备有内置16KB ROM而非Flash的ML610474、ML610475、ML610476)；内置1KB RAM；封装为80个引脚TQFP。ML610Q474可应用于安全令牌、钟表和玩具产品。

另外，“ML61Q474家族”配合可轻松开始评估的ML610Q474参考板和软件开发环境而开发，用户登录LAPIS Semiconductor官方网站即可利用各种手册和工具等，具备完善的支持体制。

新唐科技Nano100超低功耗系列微控制器

NuMicro Nano100超低功耗系列微控制器是全球第一颗基于Cortex-M0 32位内核、集成了LCD段码驱动器和USB 2.0全速设备的微控制器产品。Nano100具备高性能运算功能、高集成周边外设、高传输速率外设接口、超低功耗休眠、低电压工作运行、低成本优势。最高可运行至42MHz、支持32K/64K/128K字节Flash、8K/16K字节SRAM、可配置的数据Flash (与程序Flash存储器共享)、4K独立Flash字节作为在线系统编程, 高集成4x40或6x38 LCD驱动、高精度12位ADC、12位DAC、电容触控击键、UART、SPI、I2C、I2S、EBI、USB 2.0全速设备、智能卡接口ISO-7816-3、并支持多种外设快速唤醒功能, 封装支持QFN33 (5x5mm),LQFP48 (7x7mm),LQFP64 (7x7mm), LQFP64 (10x10mm),LQFP100 (14x14mm),LQFP128 (14x14mm)。

Nano100分为Nano100/110/120/130四个产品系列。最大特色包括：超低功耗uLL技术，运行模式 200uA/MHz、Idle模式75uA/MHz、深度休眠模式 (RAM 数据保持)1.0uA；时钟RTC模式2.5uA；快速唤醒7us；低电压工作范围1.8V至3.6V；宽工作温度-40℃~85℃；硬件乘法器为单周期32位, NVIC支持32个外部4级优先级中断；最大128KB字节程序Flash EPROM可配置当作数据Flash；12通道12位ADC精度，2Mbps转换速率，2信道12位DAC精度，400Kbps转换速率和温度传感器，分辨率为1℃；内建1.8V/2.5V 参考电压源和欠压检测,内建2.5V/2.0V/1.7V BOD；使用外部32.768kHz晶振输入，打开自动修正功能，在全温度范围，内置12MHz OSC可以校正到0.25%的偏差；USB 2.0 FS 12Mbps Device, 内建3.3V LDO, 支持8个可程序化endpoints；通讯外设传输速率UARTx5,1Mbps, SPIx3,32MHz, I2Cx2,1MHz, ISO7816-3x3 Smart Card接口；DMA支持8通道，包括1个VDMA(区块数据搬移)信道，6个PDMA信道和1个CRC；支持Input，5V tolerance；提供带防窃取管脚 ,与 80B资料备份寄存器；支持EBI 8/16位数据总线；TFT彩色LCD面板；提供96位的MCU独立ID码与128位唯一客户的ID码；提供简易与多样的开发工具与环境(Keil/IAR软件、NuTiny-SDK快速学习步骤，以及新唐提供的软件支持整合包，包含驱动/软件库/RTOS、USB HID/UAC/Mass Storage/CMSIS compliant和Smart card reader 7816协议库。

爱特梅尔SAM4L微控制器系列

爱特梅尔的SAM4L系列微控制器为基于ARM Cortex-M4处理器的微控制器(MCU)设立了新的低功耗和效率标准。这是业界具有超低功耗并结合无与伦比的唤醒时间，同时在所有的运作模式中提供最高的整体应用性能的器件。SAM4L系列微控制器在工作模式下的功耗低至90μA/MHz，低于市场上的竞争产品。新器件是市场上效率最高的微控制器产品，在采用6.40版本IAR Embedded Workbench工作平台上最高可以实现29.7 CoreMark/mA。SAM4L系列在睡眠模式下能够完全保留随机存取存储器(RAM)内容并仅消耗1.5μA电流，在备用模式下则消耗700nA电流。

即使从最深的睡眠模式中，SAM4L系列也只需1.5μS唤醒时间，是电池供电的消费产品、工业产品和便携式医疗保健产品的理想选择。这些器件利用了爱特梅尔picoPower技术的多种节能创新特性，包括梦游功能、外设事件系统、无与伦比的唤醒时间和智能外设。外设事件系统是一个允许外设之间直接通信而不使用中央处理单元(CPU)的实时网络。此外梦游技术允许外设在不使用CPU的情况下对输入数据进行定性和评估，从而省去不需要的耗能的CPU唤醒，以便节能。这项技术可让外设对事件进行定性并决定唤醒，不论通过电容式触摸、I2C地址匹配或ADC阈值。

爱特梅尔SAM4L系列随同提供SAM4L-EK评测工具套件，以便帮助客户加快设计速度。SAM4L-EK包括一个嵌入式调试器、功率测量、LCD、USB和电容式触摸装置。此外，SAM4L-EK通过独立电路测量MCU消耗的电流，并实时显示数据。SAM4L-EK由备有工程范例、调试支持和其它资源的爱特梅尔Studio 6集成开发环境(IDE)提供支持。

飞思卡尔Kinetis L Series – KL02 MCU

Kinetis KL0系列器件是基于ARM Cortex-M0+处理器的低功率Kinetis L系列MCU的入门级产品，它具有32位器件的性能和领先业界的代码密度、集成闪存、高精度模拟技术、连接功能和定时器。Kinetis KL02系列器件采用芯片尺寸封装(CSP)，它号称是世界上最小的ARM Powered MCU。KL02 CSP (MKL02Z32CAF4R) 采用超小型1.9 x 2.0 mm的晶圆级芯片尺寸封装，在保持丰富的MCU功能集成的同时，极大地节省了占用的电路板空间。KL02 CSP占用的PCB面积减少了25%，而GPIO性能却比最接近的解决方案还高出60%。

ARM Cortex-M0+ 处理器的能耗大约是现有8位或16位处理器的三分之一，但性能却提高了2到40倍。Kinetis L系列节能外设即使在MCU处于深度睡眠模式时也能保持正常功能，不用牵涉内核就能执行一些琐碎的任务，如发送或接收数据、捕捉或生成波形或模拟信号采样，因而大大降低能耗。Kinetis L系列采用飞思卡尔屡获殊荣的创新闪存技术提供业界最低功耗的闪存部署。通过建立纳米级硅岛而不是采用连续胶片来存储电荷，可提高闪存对数据丢失主要因素的防护。

Kinetis L系列每个家族都有可扩展的闪存选项、引脚数以及模拟、通信、定时和控制外设，从而为产品线的终端扩展提供简单的迁移路径。Kinetis L系列家族共同特点：48 MHz ARM Cortex-M0+内核；12/16位高速模数转换；12位数模转换器；高速模拟比较器；低功率触摸感应，支持省电状态触摸唤醒；功能强大的定时器。

ST高性能混合信号32位控制器STM32 F3系列

STM32F3 是意法半导体基于ARM Cortex-M4 高性能微控制器的产品阵容的重要一员。其配置了无与伦比的模拟外设组合，中低容量的片上存储器和具有竞争力的价格。Cortex-M4 内核与先进模拟外设的完美组合，使得STM32 F3系列在嵌入式数字信号控制创新方面取得突破。丰富的模拟外设与数字信号控制功能使电路设计变得更加简单，外部组件数量更少。

以众多先进的模拟外设为特色,基于内置DSP和FPU的ARM Cortex-M4内核，在Cortex-M微控制器领域中，STM32 F3呈现了前所未有的完美结合。

开源社区组织BeagleBoard.org推出了新一代产品BeagleBone Black，从电子发烧友、工程师到学生，每个人都能够以仅45美元的价格获得一款即用型单板计算机。该平台仅有信用卡大小，是一款开放式软硬件开发平台，可快速地将开发者的构想转化为产品。BeagleBone Black有助于开发人员充分利用该开源社区组织极其丰富的设计资源，更快更好地开发出产品。

TI Hercules ARM Cortex-R4安全微控制器

德州仪器(TI)面向医疗、工业和能源电机控制等安全关键型应用的新型SafeTI设计软件包。这些设计软件包包含了15款新型Hercules RM4x ARM Cortex-R4安全微控制器和TI的配套TPS65381-Q1多轨电源(PMIC)。Hercules RM4x微控制器和PMIC“安全芯片组”可最大限度地提升故障检测与缓解能力，同时实现软件开销的最小化。微控制器和PMIC随附于SafeTI-61508设计软件包，可帮助客户更加轻松地获得IEC 61508标准认证并加快安全关键型产品的上市进程。

这些Hercules RM4x安全微控制器的推出进一步壮大了Hercules微控制器产品线，客户可从其提供的35种配置中进行选择以满足应用的特定要求。新型Hercules RM46x浮点安全微控制器提供了更多的内存与性能配置，具有扩充的电机控制功能，而且与去年推出的Hercules RM48x安全微控制器引脚相兼容。新型Hercules RM42x安全微控制器提供了一种封装更小、成本更低且具有集成型电机控制接口的入门系列解决方案，同时还满足安全性标准。兼容型PMIC把多个电源和安全特性（如电压监视）整合在单个器件中，旨在缩减设计时间和板级空间。

Energy Micro EFM32 Wonder Gecko微控制器

基于ARM Cortex-M4且具备浮点运算单元的EFM32 Wonder Gecko系列微控制器具有的特点有：处理复杂信息的速度更快，在运行模式下停留的时间更短，即便在高温下，功耗依然非常低，而且在所有睡眠模式下外设都能自主操作，这也使得嵌入式应用能获得最低的功耗及最长的电池寿命。

独特的“壁虎技术”使EFM32 Gecko微控制器即便处于睡眠模式，外设仍然可以自主操作。耗电量最低时不足1uA，这也使得应用获得很长的电池寿命。优化的电流/温度曲线借助超低漏电流工艺技术，在睡眠状态下，从-40℃到85℃的温度范围内，漏电流都很低。加入浮点运算单元进一步提升ARM Cortex-M4内核的性能。嵌入式浮点运算单元及DSP指令集使系统以比以往任何时候都更快的速度来处理复杂的传感器数据。这一特点带来的结果是处在运行模式下的时间大大缩短。

每块EFM32 Wonder Gecko STK入门套件都有一个板载SEGGER J-Link 调试器以及一套先进的AEM能耗监控系统。这意味着你可以进行编程、调试，对应用进行实时分析而不需要额外的诸如编程器、示波器和万用表等。IAR、Keil及其他主要的供应商会提供IDE。只要你的电脑有USB端口，你就可以拥有一个自己的单片机实验室了。