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【工程师秘籍】航顺芯片一文教会你中级性能的MCU应该怎么选

航顺芯片  · 公众号  ·  · 2024-10-15 18:00

正文

赵同学是去年毕业进入公司的技术工程师,参与了一些产品的开发和维护升级,使用过很多资源比较有限的入门级产品 32位MCU
近期, 公司看好小赵,交给他一个更高端的项目 ——干劲十足的赵同学搜集了大量资料,分析得—— 普通的MCU已经不能匹配这次项目了,唯有M3或M4内核的MCU才能助他圆满通关本次项目了。

说干就干,大方向已确认,赵同学一脑门奔M3/M4内核的MCU就去!
呜呼哀哉,一做选型深似海呀~型号也忒多了吧——欧美传统大厂盛名在前,国内也有数家公司迎头赶上,推出了大量同级别的产品。迷茫总是悄无声息就找上了年轻人,赵同学在浩瀚 烟海中挣扎了许久,决定——遇事不决找老手——他找到经验丰富的侯总,将自己的困境和盘托出,侯总 爽朗应允提供帮助。

接下来请看老手如何授之以渔——

首先,通过需要多少性能来确定内核。 如果有做过类似的产品,以该产品做参照就比较容易选。而小赵这次没有参照,不过从已经做的评估来看,对性能和计算的要求比较高,不需要安全指令,于是就选定使用M4内核。这一步比较简单也很关键,是一个基本的定位,通常M0/M0+/M23是入门级,M3/M4/M33是中级,M7是高级。各级别内又稍有区别,比如M4就比M3的浮点计算能力强,还支持DSP指令,M33是更新一代的内核,能耗降低而且增加了安全扩展指令。

然后,看看要用到哪些外设功能。 主要是包括通讯接口,模拟功能,定时器种类数量等资源。小赵需要的通讯口种类比较多,需要网络控制器和USB功能,还要多个UART/SPI/IIC。ADC需要12位精度,10 通道,定时器需要一组带死区控制的,以及多组普通定时器。 整体看下来,资源需求比较多,相应的引脚数和代码量都比较大,初步估算可以选择100脚或者144脚,置的Flash空间1024KByte的MCU。 这里的资源、引脚数、Flash空间及系统主频等都是相互关联配置的,通常是同升同降的,所以 从资源需求就基本上可以选定配置。

如此这般,基本确定芯片的主要规格后, 下一步就是从各厂家的产品中挑选出对应的或者相近的型号 。这个工作可以自己对照厂家的选型手册来做,但是更高效的方法是请教厂家或代理商的技术支持工程师,他们更熟悉产品,可以立即推荐合适的型号给你。你很快就可以收集到各厂家的备选型号。

那这些厂家的这些型号又怎么选呢? 侯总说“so easy!”—— 三把尺足矣 ——
  • 第一把尺子是芯片代码的重用度 ,这个是越高越好。如果是国产替代,那么可以尽量多 使用以前的代码。 如果是新开发,也可以在将来上下拓展时重用现在的代码。

  • 第二把尺子是引脚兼容度 ,使用同一封装的不同配置的MCU,甚至是不同系列不同档次的MCU如果引脚兼容,那么在开发中发现要提升或降低MCU规格,就可以直接替换,不用重新做板子,方便了很多。

  • 第三把尺子就更简单了 ,你已经和厂家或者代理商联系过选型的事情,一直没有联系上的就往后排,联系上的哪家服务又快又好,就是首选。

赵同学听完,顿觉茅塞顿开,逻辑如此简单,为何自己以前没有想到。时不我待,赵同学赶紧动手实际操作,一番比对筛选后, “芯”意之选诞生——HK32F407VGT7——一颗航顺芯片M4内核MCU,内置以太网控制器,USB OTG HS,各种定时器和通讯口完美满足需求。还有 配套的开发包,包括驱动和例程,还有开发板。 HK32F407VGT7最得赵同学心意之处便在于其 ETH和USB模块都非常好用,与市面上欧美大厂产品相比毫不逊色。 功能模块也与航顺其他产品的相同模块兼容,拓展开发手到擒来。后续 衍生新产品时,还能重用已有的代码,事半功倍,赵同学仿佛已经看到升职加薪在向自己招手啦!
赵同学“芯”选笔记——
  • HK32F407 使用ARM® Cortex®-M4 内核, CPU最高工作频率为168 MHz,与国际大厂的时钟配置同为168MHz ,这样系统及各外设模块的时钟设置可以完全兼容,无需重新计算与修改。还支持一级8 Kbyte指令Cache缓存和1 Kbyte 数据 Cache。 Cortex-M4 核支持单精度浮点运算单元(FPU),支持所有的 ARM 单精度数据处理指令和数据类型。

  • HK32F407内置了 大容量存储器 :Flash存储器包括最高1 Mbyte Flash、192Kbyte SRAM、64Kbyte 紧耦合(CCM)SRAM。此外,通过FSMC 模块可外挂最多1 Gbyte容量的外部静态存储器,其中256 Mbyte的空间可以存放指令,并可用于片内8 Kbyte 指令 Cache 缓存。 通过QSPI模块外挂256 Mbyte容量的NOR Flash存储器,可存放指令,并且可用于片内8 Kbyte指令Cache缓存。

  • HK32F407 通过内置的 数字照相机接口(DCMI)、 4 路 TFT 接口和两个通用双端口 DMA(DMA1 和DMA2) ,可实现数字图像视频从捕获、运算处理到显示的单芯片解决方案。

  • HK32F407 内置2个高级16位定时器 (各支持4路PWM输出,其中3路带死区互补输出)。 8个16 通用定时器 (共16路PWM输出), 2个32位通用定时器(共8路PWM输出),还有2个16位基本定时器。

  • HK32F407 提供 独立的VBAT电池电源域 。当主电源掉电时,RTC模块可在VBAT电源供电下继续工作。

  • HK32F407 内置了 丰富的模拟电路 :3 个12 位ADC(单个ADC 最多可支持高达19 个通道;可测量 16 个外部信号源,2个内 部信号源和VBAT通道的信号。 )、2个12位DAC、1个温度传感器、1个内部参考电压源、1个可编程电压检测器(PVD)、 1 个上/下电复位(POR/PDR)电路和1 个VBAT 电源电阻分压器(分压器输出在片内与ADC相连)。

  • HK32F407 内置了 USB On-The-Go 高速(高达480 Mbps)设备/主机/OTG外设 。USB OTG HS支持全速和高速操作。它集成了高速操作(480 Mbps)的收发器,并具有用于高速操作的 UTMI 低引脚接口 ULPI)。

  • HK32F407 系列通过符合 IEEE-802.3-2002 标准的介质访问控制器(MAC) ,提供了用于以太网局域网通信的工业标准介质独立接口(MII)或缩减介质独立接口(RMII)。

  • HK32F407 工作于 -40°C ~ +105°C 的温度范围,供电电压 1.8V ~ 3.6V,可满足绝大部分应用环境条件的要求 。HK32F407支持丰富的功耗模式。HK32F407 产品包括 64 脚、100 脚和 144 脚封装形式;根据不同的封装形式,器件的外设配置有所不同。

HK32F407 的开发板

由于拥有丰富的外设配置,HK32F407可适用于多种应用场景:

• 工业控制,储能逆变,充电桩,BMS电池管理等

• 智能机器人、可编程控制器、打印机、扫描仪等

• HMI人机音视频多媒体交互

• 图形显示设备,门禁对讲

• 语音识别设备

• 安全监控设备

• 电机驱动和调速控制







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