愛特梅爾基於Cortex-M3之高整合度快閃記憶體微控制器能夠改善阻抗匹配並降低功耗多達50%

本文作者:admin       點擊: 2010-01-12 00:00
前言:
觸控及微控制器解決方案的領導廠商愛特梅爾公司(Atmel® Corporation)宣佈推出SAM3S產品系列,包括18種通用的基於Cortex®-M3之快閃記憶體控制器,這些器件能夠改善阻抗匹配、簡化PCB設計,並可在1MHz工作頻率下節省50%的功率,而功耗僅2.3mW。而在64MHz的最高工作頻率下,該器件的功耗為1.45mW/MHz。受到暢銷、基於ARM7TDMI® 的SAM7S系列之啟發,SAM3S系列的微控制器可讓SAM7S客戶保留原有的硬體和軟體投資,將設計移植到性能提升50%而且功能豐富的微控制器上。愛持梅爾的SAM3S系列亦擴大了應用領域,包括消費性產品、工業控制、儀錶、玩具、醫療、測試和測量、802.15.4無線聯網、PC、行動電話和遊戲周邊設備等。

SAM3S是愛特梅爾快閃記憶體微控制器系列的一名成員,該系列產品以高性能的32位元ARM Cortex-M3 RISC處理器為基礎,可提供系統控制、感測器介面、64k至256 kByte快閃記憶體選項、一個可選外部平行匯流排介面、連接能力和用戶介面支援等處理能力和功能。其他功能還包括:晶片中內置的信號終止裝置(On-Die Termination, ODT)、USB設備、SDIO、並行PIO信號擷取、12位元ADC和DAC、4個UART、雙12C、12S、計時器、獨一無二的晶片ID,以及功率和重置管理。SAM3S的電源電壓範圍為1.62V至3.6V,提供從48腳QFP和QFN到100腳QFP和BGA的封裝選擇。

晶片中內置的信號終止裝置(ODT)簡化了PCB的設計––傳統上,通常會在外部添加終止電阻(termination resistor)以改善傳輸線中的阻抗匹配並避免信號反射,從而避免資料傳輸錯誤帶來劣化系統EMI性能的峰值電流。ODT將終止電阻整合在半導體晶片內,而不是在印刷線路板上。SAM3S的輸出端整合了多個典型值為35歐姆的電阻,能夠降低材料清單(BOM)成本、節省空間,並為PCB設計帶來更大的便利性。

在工作頻率降低時優化功率 –– 愛特梅爾採取以下步驟, 將SAM3U器件在頻率為10MHz工作模式下的動態功降到最低,預計可將在1MHz下的功耗降低50%。
 

1) 電源電壓範圍從1.62V擴展到3.0V
2) 讀取週期結束之後,自動將快閃記憶體的感測放大器置於睡眠狀態
3) 快閃記憶體能夠以x64模式 (而不是x128模式)讀取,且不影響性能
4) 自適應穩壓器能夠將電流消耗量當作電流吸收的函數來進行調節,而不需要任何軟體處理。

並行IO擷取模式 –– SAM3S是第一款可在PIO和DMA上支援並行資料擷取模式的ARM微控制器。在PIO上的並行資料擷取模式與外部匯流排界面相輔相成,收集來自與標準記憶體讀取協定不相容的外部設備 (如低成本圖像感測器) 的資料。讀取控制信號和時鐘均為用戶可編程的,藉由使用DAM卸載CPU任務,將資料傳輸給記憶體。保全市場目前的發展方向是在PIR感測器內整合相機功能,而藉由實現並行PIO擷取模式與圖像感測器的連接,使得SAM3S成為用於下一代PIR相機的理想的低成本微控制器。

改善安全性和保全功能 –– SAM3S能夠顯著地提升安全性和保全功能。記憶體保護單元(MPU)能夠確保代碼的安全,並保護多應用/任務的執行。帶有DMA的硬體CRC則在後台檢查記憶體的完整性,並在資料損壞時觸發中斷。另外,ECC可檢測並糾正嵌入式快閃記憶體的單一位元故障(single-bit failure),一個128位元獨有的ID和高度加密的(scrambled)外部匯流排界面可確保外部軟體的機密性,而安全位元則可確保內部軟體的機密性。器件更設有一項機制,可以檢測時鐘故障並自動接通內部RC振盪器,同時在已定義的狀態中配置PWM輸出。

SAM3S和SAM7S微處理器接腳相容 –– SAM3S系列產品是愛特梅爾最暢銷之ARM®快閃記憶體微控制器系列SAM7S和SAM7SE的理想的Cortex-M3升級途徑,SAM3S快閃記憶體微控制器採用的Cortex-M3內核在1.8V和85°C 下能以64MHz的最大時鐘速率運行,其原始性能較SAM7S系列提升了50%。SAM3S的64腳版本與SAM7S接腳相容,可讓用戶在不改變硬體的情況下提升性能,以保護既有的投資。

近乎重编譯後即能運行的代碼可攜性–– Cortex-M3內核的全新指令集架構與先前ARM7和ARM9內核有別,其32位元ARM指令集已經被可變長度的Thumb-2替代,可提供相同的性能,並優化代碼密度達26%。要將傳統的ARM組合代碼(assembly code)移植到CM3上,需要完全重新撰寫,而愛特梅爾已經採取一些方式,以保證可在其ARM7、ARM9和Cortex-M3微控制器之間實現最大限度的代碼可攜性。愛特梅爾基於ARM7、ARM9和Cortex-M3之SAM3器件具有相同的硬體抽象層和統一的編程模型,以及公用的周邊設備,這提供了器件之間近乎重編譯後即能運行的代碼可攜性。要瞭解更多有關從ARM7TDMI移植到Cortex-M3的代碼可攜性之資訊,請參考Todd Hixon於2009年10月30日發表的一篇題目為《將ARM7代碼移植到Cortex-M3微控制器》的文章,網址為http://www.embedded.com/design/220900313。

更新的周邊設備集 –– SAM3S在1MSPS的12位元類比數位轉換器 (ADC) 上整合多達16個通道,同時支援單端和差分輸入。可編程增益放大器擴大了小信號的範圍,而這些信號可從全量程的12位元ADC解析度受益,可放大達到四倍。SAM3S還具有一個2通道的12位元數位類比轉換器、一個類比比較器和一個溫度感測器,並整合了一個高速SDIO/SD/MMC介面,可以連接到標準的多媒體卡。升級後的USB設備連同其整合式的收發器具有8個端點、一個2688 位元組的 FIFO、一個專用的PLL、整合式 的電阻器,並且採用適於空間受限應用的48腳封裝。SAM3S具有先進的PWM、位於16位元通用計時器上的正交解碼器、雷格碼計數器(gray counter)以及計時器和ADC之間的硬體同步,是馬達控制應用所需的硬體適用(hardware-ready) 器件。

高數據速率通路結構 –– Cortex-M3處理器本身所支援的4層AHB系統匯流排陣列,結合了分散式記憶體和21個周邊DMA通道,能確保以最少的處理器工作量實現不間斷的並行資料流(data flow)。DMA整合在周邊編程器的介面內,大幅地簡化了驅動程式的開發,並減少了處理器在資料傳輸方面的負擔。

全面的生態系統支援和系統內編程 –– 愛特梅爾的SAM3S快閃記憶體微控制器獲得來自業界領先第三方供應商在開發工具、即時作業系統(RTOS)、中間件(middleware)產品和技術服務方面的支援,包括IAR™、Keil™、Micrium® 和Segger等公司,而且數量還在快速地增加中。片上ROM在快閃記憶體擦除後自動重啟動(automatic reboot)的功能,也為系統內生產編程帶來了便利。此外,愛特梅爾提供帶有暫存器描述和所有周邊之設備驅動程式的套裝軟體,以及簡化微控制器使用的專案範例。

上市和價格 –– SAM3S具有64KB、128KB和256KBe三種快閃記憶體密度,並提供48腳、64腳和100腳的QFP封裝,48腳和64腳的QFN封裝,以及100腳、 0.8mm間距的BGA封裝。最先提供的樣品是256 KB快閃記憶體密度的64腳和100腳QFP封裝器件,而其他封裝的樣品隨後將於2010年第一季供應。SAM3S預計將於2010年第二季開始大量生產,大量訂購1萬片,每片的價格介於2.50至4.45美元。

相片:高解析度SAM3S照片可從以下網址下載:http://www.atmel.com/pressroom/photos/sam3s.jpg

更多資訊

要瞭解更多有關愛特梅爾SAM3S的資訊,請造訪網頁: http://www.atmel.com/SAM3S

關於愛特梅爾公司

愛特梅爾公司是全球領先的半導體設計和製造商,專門提供微控制器及補充產品如電容性觸控感應IC、ASIC、非揮發性記憶體和無線射頻 (RF) 器件。該公司擁有業界最廣泛的矽智財權 (IP) 技術資源之一,能為電子工業提供全面的解決方案。愛特梅爾公司專注於消費電子、工業、汽車、安全、通訊和計算市場。透過提供工具與支援,愛特梅爾幫助不同領域的客戶以更小巧、更高智慧、更高成本效益和更多元化的電子產品,穩占市場領導地位。

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