EFM32 - EFM32

Эта статья содержит контент, который написан как Реклама. Пожалуйста помоги Улучши это путем удаления рекламный контент и неуместно внешняя ссылка, а также путем добавления энциклопедического содержания, написанного с нейтральная точка зрения. (Июнь 2019) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

EFM32 MCU Gecko^[1] представляют собой семейство энергосберегающих 32-битных микроконтроллер интегральные схемы из Энергия Микро (сейчас же Силиконовые лаборатории ) на основе ARM Cortex-M^[2] ЦП, включая Кортекс-М0 +,^[3] Cortex-M3^[4] и Кортекс-М4.^[5]

Обзор

Микроконтроллеры EFM32 имеют большую часть своей функциональности, доступной вплоть до их режимов глубокого сна при потреблении тока субмикроампер, что обеспечивает энергоэффективное автономное поведение во время спящего ЦП. EFM32 сочетает в себе это с быстрым пробуждением и эффективной обработкой, чтобы уменьшить влияние ЦП, когда необходимо выполнить код.

Хорошим примером периферийного устройства для глубокого сна на EFM32 является Интерфейс датчика с низким энергопотреблением (LESENSE), который может включать индуктивные, емкостные и резистивные датчики в рабочем цикле при автономной работе в режиме глубокого сна. Другим важным аспектом микроконтроллеров Gecko является то, что периферийные устройства имеют прямое соединение между собой, что позволяет им обмениваться данными без пробуждения ЦП и вмешательства. Это межсоединение известно как Периферическая рефлекторная система (Сбн).

Значительные функциональные возможности доступны в нижних энергетических режимах останова и отключения. Режим остановки включает аналоговые компараторы, сторожевые таймеры, счетчики импульсов, I²Ссылки C и внешние прерывания. В режиме отключения при потреблении тока 20–100 нА, в зависимости от продукта, приложения имеют доступ к GPIO, сбросу, счетчику реального времени (RTC) и сохраняемой памяти.

Семейство EFM32 состоит из ряда подсемейств, начиная от EFM32 Zero Gecko,^[6] на базе ARM Cortex-M0 +,^[7] к более производительному EFM32 Giant Gecko^[8] и чудо-геккон,^[9] на базе Cortex-M3^[10] и Cortex-M4^[11] соответственно. Технология EFM32 также является основой для EFR32 Wireless Geckos,^[12] портфель беспроводных устройств в диапазонах частот ниже и 2,4 ГГц система на чипе (SoC) устройства.

Семейства продуктов:

EFM32 от Silcion Labs

Ключевые свойства

Важным преимуществом портфеля MCU EFM32 является энергоэффективность. Энергоэффективность обусловлена ​​автономной работой в режимах глубокого сна, низким активным током и током сна, а также малым временем пробуждения. Вместе эти характеристики снижают суммарную энергию (мощность с течением времени) в течение срока службы приложения. Устройства EFM32 также предназначены для сокращения циклов разработки различных продуктов, от интеллектуальных счетчиков до промышленных приложений и т. Д. Они совместимы по выводам / программному обеспечению, масштабируются в соответствии с широкими требованиями приложений и совместимы с несколькими платформами разработки. Кроме того, поскольку архитектура MCU является общей фундаментальной частью портфеля беспроводных устройств Gecko (EFR32) с программной и аппаратной совместимостью (вывод / корпус), продукты EFM32 предлагают упрощенный путь к беспроводным приложениям.

Функции

Семейство EFM32 MCU имеет некоторые важные функции, полезные для приложений IoT. Основными архитектурными особенностями являются конструкция режимов с низким энергопотреблением и система Peripheral Reflex System (PRS), которая дает разработчикам систему периферийных соединений с восемью триггерами для обработки выполнения задач без вмешательства процессора. На низком уровне MCU можно разбить на восемь категорий: ядро ​​и память, управление часами, управление энергопотреблением, последовательные интерфейсы, порты ввода-вывода, таймеры и триггеры, аналоговые интерфейсы и модули безопасности.

Что касается центрального процессора, микроконтроллеры EFM32 объединяют в себе технологию серии ARM Cortex-M, от Cortex-M0 + до Cortex-M4.

Чтобы обеспечить работу микроконтроллера Gecko и воспользоваться преимуществами архитектуры сверхнизкого энергопотребления, приложения могут работать с основной входной тактовой частотой от 4 МГц до 48 МГц. Чтобы уменьшить потребность во внешних электронных компонентах, EFM32 также объединяет низкочастотные и сверхнизкочастотные генераторы. В микроконтроллеры также встроены внутренние регуляторы напряжения для упрощения и создания более компактных систем.

В дополнение к гибкости ЦП и тактовой частоты для конкретных приложений, портфель EFM32 предлагает широкий спектр вариантов ресурсов памяти, для хранения приложений (Flash), выполнения приложений (RAM) и других потребностей, таких как реализация RTOS. Устройства включают внутреннюю флэш-память размером от 4 до 1024 кБ и оперативную память от 2 до 128 кБ.

Чтобы приложения могли обнаруживать, контролировать и взаимодействовать с одним микроконтроллером с низким энергопотреблением, микроконтроллеры EFM32 содержат полные аналоговые и цифровые интерфейсы. Последовательные цифровые интерфейсы включают USART, низкоэнергетический UART, I2C и USB. Блок таймера и триггеров MCU включает в себя криотаймер, счетчик импульсов с низким энергопотреблением (PCNT) и резервный счетчик реального времени (RTC). Аналоговые модули включают АЦП, ЦАП, операционные усилители, и аналоговые компараторы. Для приложений, требующих повышенной защиты, микроконтроллеры EFM32 предлагают различные аппаратные криптографические механизмы и циклическая проверка избыточности (CRC). Для общего ввода-вывода микроконтроллеры имеют до 93 контактов GPIO, а несколько вариантов оснащены ЖК-контроллерами.

Ресурсы для проектирования и разработки

Чтобы быстро проектировать, разрабатывать, создавать и тестировать приложения EFM32, разработчикам доступны различные ресурсы: бесплатная интегрированная среда разработки (IDE), инструменты анализа производительности, инструменты конфигурации и утилиты, гибкие компиляторы и платформы разработки, программные стеки, эталонный код. примеры дизайна, примечания к приложениям, обучающие видеоролики, технические документы и многое другое.

Silicon Labs Simplicity Studio^[13] это бесплатно, Затмение платформа разработки с графическими инструментами конфигурации, инструментами для профилирования энергии, инструментами анализа беспроводной сети, демонстрациями, примерами программного обеспечения, документацией, технической поддержкой и форумами сообщества. Он также включает гибкие параметры инструмента компиляции, включая GCC для ARM,^[14] Кейл,^[15] Встроенная рабочая среда IAR,^[16] и другие сторонние инструменты.

Двумя наиболее популярными инструментами разработки в Simplicity Studio IDE являются Advanced Energy Monitor (AEM) и сетевой отладчик, называемый «Packet Trace». Advanced Energy Monitor - это инструмент EFM32, который позволяет разработчикам выполнять профилирование энергии во время работы их приложения. Это также позволяет проводить прямую корреляцию кода для оптимизации не только конструкции оборудования, но и программного обеспечения. Сетевой отладчик - это инструмент, который позволяет разработчикам, использующим беспроводные микроконтроллеры Gecko, отслеживать сетевой трафик и пакеты во всех узлах сети.

EFM32 поддерживается несколькими сторонними Операционная система реального времени (RTOS) и программные библиотеки, драйверы и стеки. Несколько решений ОСРВ, поддерживаемых EFM32: Операционные системы микроконтроллера (uC / OS) (Micrium), FreeRTOS, GNU Chopstx, embOS (Segger) и mbed OS (ARM).^[17] В октябре 2016 года компания Silicon Labs приобрела Micrium. В дополнение к критически важным для Интернета вещей стекам промежуточного программного обеспечения, таким как TCP / IP, Micrium предоставляет сертифицированную ОСРВ коммерческого уровня, которая позволяет встроенным конструкциям Интернета вещей управлять задачами в реальном времени, что может быть важно для некоторых приложений MCU и даже более важно для беспроводных приложений. . Некоторые примеры проектов можно найти на Micrium^[18] интернет сайт.

Начиная

Доступны стартовые комплекты EFM32^[19] для оценки и ознакомления с портфолио. Каждый стартовый комплект содержит датчики и периферийные устройства, которые помогают проиллюстрировать 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 демонстрациями и примерами кода. Большинство стартовых комплектов содержат EEPROM с идентификаторами платы, чтобы обеспечить автоматическую настройку, когда комплект подключен к Simplicity Studio IDE.

Некоторые комплекты EFM32 поддерживают mbed ARM.^[20] Эти комплекты поддерживают ARM mbed^[21] прямо из коробки и поддерживаются в инструментах разработки Simplicity Studio и на форумах сообщества.

Показанный ниже стартовый комплект EFM32 Giant Gecko MCU с 1024 КБ флэш-памяти и 93 GPIO является одним из последних начальных наборов в семействе EFM32.

Другие стартовые комплекты EFM32 включают::

Энергетические режимы

EFM32 разработан для достижения высокой степени автономности в режимах с низким энергопотреблением. Доступны несколько режимов сверхнизкого энергопотребления для увеличения энергопотребления и значительного снижения энергопотребления:

• Энергетический режим 0 - активный / рабочий режим: ЦП ARM Cortex-M извлекает и выполняет инструкции из флэш-памяти или ОЗУ, и все периферийные устройства с низким энергопотреблением могут быть включены. EFM32 может быстро войти в один из режимов с низким энергопотреблением из EM0, эффективно останавливая ЦП и флэш-память. После пробуждения все режимы с низким энергопотреблением возвращаются к EM0 в течение 2 мкс, что позволяет легко перейти в режим низкого энергопотребления и вернуться к 32-битной производительности при необходимости. | Потребляемая мощность в EM0: 114 мкА / МГц
• Энергетический режим 1 - спящий режим: Тактовая частота ЦП отключена, что эффективно снижает потребление энергии, необходимой для работы, при сохранении функциональности всех периферийных устройств с низким энергопотреблением (включая флэш-память и ОЗУ). Используя периферийную рефлекторную систему (PRS) и DMA, система может собирать и выводить периферийные данные без вмешательства центрального процессора. Такое автономное поведение позволяет системе оставаться в EM1 в течение длительного периода времени, тем самым увеличивая срок службы батареи. Кроме того, ОЗУ с низким уровнем утечки обеспечивает полное сохранение данных. | Потребляемая мощность в EM1: 48 мкА / МГц
• Энергетический режим 2 - Режим глубокого сна: Микроконтроллеры EFM32 обеспечивают высокую степень автономности при низком потреблении энергии. Генератор высоких частот выключен в EM2; однако для периферийных устройств с низким энергопотреблением доступны генератор 32 кГц и часы реального времени. Поскольку процессор ARM Cortex-M не работает в EM2, MCU выполняет расширенные операции в спящем режиме. Периферийные устройства работают автономно благодаря интеллектуальному соединению модулей и памяти, время пробуждения до EM0 составляет всего 2 мкс, а ОЗУ с малой утечкой обеспечивает полное сохранение данных в EM2. | Потребляемая мощность в EM2: 0,9 мкА
• Энергетический спящий режим 3 - режим остановки: Энергетический режим 3 (EM3) регулирует потребление энергии EFM32 для поддержания очень короткого времени пробуждения и реакции на внешние прерывания. В EM3 низкочастотный генератор отключен, но ОЗУ с низкой утечкой обеспечивает полное сохранение данных, а маломощный аналоговый компаратор или асинхронные внешние прерывания могут разбудить устройство. | Потребляемая мощность в EM3: 0,5 мкА
• Энергетический спящий режим 4 - Режим отключения: В этом режиме максимальной мощности микроконтроллер EFM32 полностью выключен, и единственный способ проснуться - это сбросить настройки. Этот режим энергопотребления обеспечивает дополнительную экономию энергии для приложений, которые не требуют сохранения RTC или RAM. Energy Mode 4 доступен для некоторых периферийных устройств с низким энергопотреблением, включая сброс по включению питания и внешние прерывания | Потребляемая мощность в EM4: 20 нА

Основная технология

Для достижения характеристик мощности и энергоэффективности продукты EFM32 используют сверхнизкую активную мощность и мощность в режиме ожидания, быстрое время пробуждения и обработки и, что наиболее важно, возможность интеллектуального взаимодействия с периферийными устройствами и датчиками в автономном режиме без пробуждения ЦП и увеличения потребления энергии.

В активном режиме работы EFM32 потребляет только 114 мкА / МГц при выполнении реального кода на частоте 32 МГц и напряжении питания 3 В. Это также режим, в котором время процесса имеет значение, что является одним из основных преимуществ 32-битного MCU. Однако работа с энергопотреблением - это максимальная тактовая частота. Silicon Labs тщательно разрабатывает EFM32, чтобы вместе оптимизировать производительность и снизить энергопотребление, рассчитывая на максимальную тактовую частоту 48 МГц. Микроконтроллеры с более высокими тактовыми частотами в диапазоне 100 МГц + неизбежно будут потреблять больше энергии в активном режиме.

Помимо экономии энергии в рабочем режиме, EFM32 идеально подходит для приложений с низким рабочим циклом, где он может использовать преимущества работы в режимах с низким энергопотреблением. Состояния с более низкой энергией обозначены в разделе выше как EM1 (сон), EM2 (глубокий сон), EM3 (стоп) и EM4 (отключение). Автономные периферийные устройства, периферийная рефлекторная система и LESENSE - это основные технологии, которые используются в режимах с низким энергопотреблением.

Функция автономного периферийного устройства гарантирует, что периферийные устройства могут работать без пробуждения процессора. Также имеется расширенная поддержка адреса прямой памяти (DMA) с количеством каналов до 16, в зависимости от EFM32.

Система Peripheral Reflex System увеличивает возможности автономных периферийных устройств, обеспечивая гибкую настройку для создания сложных и мощных межсоединений в обход центрального процессора.

LESENSE - это уникальная 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 ЦП менее чем за две микросекунды.

Примеры применения низкоэнергетической технологии Gecko

Приложения для измерения АЦП^[22] (температура): В демонстрации микроконтроллера Wonder Gecko и стандартного температурного термистора настройка АЦП на выборку термистора каждую секунду (при частоте 1 Гц) соответствует среднему току 1,3 мкА. В реальном мире это эквивалентно батарее типа «таблетка» CR2032 на 220 мА-ч, работающей почти 20 лет. Это же приложение может быть реализовано с LESENSE и предустановленными пороговыми значениями вместо использования регулярных интервальных выборок АЦП. В случае LESENSE и нерегулярных триггеров пороговая частота триггера 1 Гц все равно будет давать средний ток 1,5 мкА, что соответствует сроку службы батареи 16,85 года.

Счетчик импульсов малой энергии для метрологии: Используя счетчик импульсов с низким энергопотреблением, EFM32 может также использоваться в приложениях (импульсных) измерениях. Например, с помощью магнитного датчика Холла EFM32 может преобразовывать вращательное положение в количественную скорость или расход. Это обычная ситуация при измерении расхода воды или тепла. EFM32 можно использовать в режиме остановки (EM3) для подсчета импульсов и последующего расчета расхода. Потребляемая мощность при работе в этом состоянии может составлять всего 650 нА (3 В постоянного тока), что имеет значительные (положительные) последствия для счетчиков, работающих от батарей.

История

Семейство микроконтроллеров EFM32 является одним из двух продуктов Энергия Микро. Другой - радиостанции EFR4D Draco SoC.

• В апреле 2008 года Energy Micro объявила о лицензировании ядра ARM Cortex-M3.^[23]
• В октябре 2009 года Energy Micro анонсировала семейство микроконтроллеров EFM32 Gecko (серия EFM32G) на базе Cortex-M3.^[24]
• В декабре 2009 года Energy Micro анонсировала комплект разработчика 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 разработчика 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 г. Силиконовые лаборатории объявила о намерении приобрести Energy Micro.^[25]
• В июле 2013 года Silicon Labs завершила сделку по приобретению Energy Micro.^[26]

Инструменты разработки

Компилятор Gecko mbed доступен по адресу: https://developer.mbed.org/compiler/#nav:/;

Смотрите также

• ARM архитектура, Список ядер микропроцессора ARM, ARM Cortex-M
• Микроконтроллер, Список распространенных микроконтроллеров
• Встроенная система, Одноплатный микроконтроллер
• Прерывать, Обработчик прерывания, Сравнение операционных систем реального времени
• JTAG, SWD

Рекомендации

внешняя ссылка

Официальные документы EFM32

• Официальный сайт EFM32
• Замечания по применению EFM32
• Форум разработчиков EFM32

Официальные документы ARM

• Основная статья: ARM Cortex-M внешние ссылки

Видео о стартовом комплекте EFM32

• Многопротокольная простота Wireless Gecko от Silicon Labs
• Wireless Gecko - Введение в инструменты разработки EFR32 HW
• EFM32 Gecko Cortex-M3 Starter Kit от Silicon Labs
• Wireless Gecko - Практика проектирования в диапазоне частот ниже ГГц от Silicon Labs
• Использование инструмента BG для проведения радиочастотного тестирования
• Семейство беспроводных устройств Gecko от Silicon Labs | Digi-Key Daily

Обучающие видео EFM32

• Простота Studio IDE
• Mastering Simplicity Studio - с функцией Energy Profiler
• Освоение Simplicity Studio - Конфигуратор
• Освоение Simplicity Studio - сетевой анализатор
• Освоение Simplicity Studio - Среда разработки приложений

Блог EFM32

• Выращивание геккона
• IoT Hero от Teenage Engineering дает новый импульс музыке
• Герой Интернета вещей: Тим Гипсон из Mide
• Студенты изучат новый курс на основе EFM32
• Выбирайте с умом: MCU хорош только как средства разработки
• Получите больше от наших новых многопротокольных и беспроводных SoC с диапазоном частот менее ГГц с помощью сетевого стека Connect

Другой

• ARM: процессор Cortex-M3 Energy Micro Licenses
• EETimes: ARM распространяется на приложения с низким энергопотреблением