嵌入式系統中的微控制器 （MCU） 相當於繁忙機場中的空中交通管制。MCU 會感測其運作的環境，並根據這些觀察採取行動，與相關系統進行通訊。系統會管理和控制幾乎無窮無盡的電子產品訊號，從數位溫度計、煙霧偵測器，到供暖、通風和空調馬達等皆包含在內。
嵌入式設計人員在設計過程中需要更大的彈性，以保持系統的可負擔能力和使用壽命。對於目前可用的 MCU 產品組合，設計人員在目前和未來設計中可重複使用的硬體和程式碼數量有限，而且在運算、整合類比及封裝選項方面也同樣如此。這種有限的靈活性通常意味著設計人員必須從多個製造商處採購 MCU，並且須花額外時間重新編程，才能滿足每個設計的獨特需求，因而造成開發成本及整體系統成本和複雜度都提高。
The MSPM0 Arm® Cortex®-M0+ MCU 藉由為設計人員提供更多選項、更靈活的設計方式，以及更直覺式的軟體和工具，協助因應這些挑戰並解決問題。在本文中，我將探討在這些情況下，「更多」這詞所代表的真正含義，以及這些 MCU 在更廣泛的整合類比選項和處理能力方面所釋放的應用潛力。
更多運算選項
雖然 Arm Cortex-M0+ 為 8 位元和 16 位元應用程式帶來 32 位元運算能力，但設計人員仍在盡力尋找更強大的運算效能，包括更多軟體抽象層，以達到重複使用程式碼和延長使用壽命之目的，並將更多分析資料導入具有超低延遲要求的演算法中，納入更高的安全性。
用於運算的 MSPM0 MCU 選項，從簡單應用的 32-MHz Arm Cortex-M0+ 中央處理單元 （CPU） 開始，擴展到具有硬體加速數學函數的 80-MHz CPU，包括除法、平方根、乘積累加運算和三角學 （正弦、餘弦、x 的反正切、y/x 的反正切） 的加速度。
MCU 的 MSPM0 G 系列 （包括 MSPM0G3507） 在兩個快閃記憶體等待狀態下具有 80 MHz 的計算能力，可將低成本 MCU 實施到以下應用中：
• 無感測器磁場定向控制 （FOC） 馬達驅動應用以大於 30 kHz 的頻率運作，因數學加速之故而具有更短的控制迴路延遲。
• 電網基礎設施中的多相電能計量運算。
更多整合式類比
利用具有靈活性、可編程晶片內建連線的 MSPM0 MCU 整合式建構區塊 （包括漸近法暫存器 （SAR） 類比轉數位轉換器 （ADC）、比較器和數位轉類比轉換器） 有助於提高感測電路的準確性。這些建構區塊也包含具有零交越失真的零漂移、截波穩定型的可編程增益運算放大器。整合式轉阻放大器具有超低輸入偏壓電流 （150 pA），適用於實作光電二極體電路。
減少低成本感測應用中誤差來源的輸入偏移值後，可應用更高的感測器訊號增益，同時在整個溫度範圍內保持低殘餘輸入偏移誤差，進而提高以下的準確度：
• 電力輸送應用，例如電池充電和計量。
• 監控和即時控制應用，例如電器、電動和園藝工具中的有刷直流和無刷直流馬達驅動器。
• 醫療監測訊號鏈，包括血壓監測器、脈搏血氧儀和溫度計。
• 建築自動化應用，包括煙霧偵測器和被動式紅外線感測器。
整合式 SAR ADC 支援高達 4 MSPS 的單調 12 位元運作，和高達 250 kSPS 的 14 位元運作，並提供兩個訊號同步量測的同時取樣。此功能支援住宅和企業應用領域的能源監測，對電源電壓和電流進行 14 位元同時取樣，並在壓縮機、泵浦和風扇等馬達驅動器中進行高速低延遲取樣 （250 ns）。
結論
若要為注重成本效益的嵌入式系統新增及改善功能，此舉會受符合設計人員預算的 MCU 感測準確度和運算能力所限制。隨著越來越多設計人員採用平台軟體開發方法、在許多應用領域套用一種軟體架構，在具有可擴充功能的 MCU 產品組合之上進行開發，變得前所未有地重要，如此才能確保每一種產品都使用具有必要之感測和處理功能的成本最佳化 MCU。在最新 MCU 產品組合協助下，設計人員可在不增加成本的情況下新增功能，或保留他們擁有的功能集並降低成本，同時開發可在未來設計中重複使用的可擴充軟體。
關於德州儀器（TI）
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