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SMART SAM4C微控制器在智能电网中的应用

爱特梅尔(Atmel)公司的SMART SAM4C微控制器是系统级芯片解决方案,用于智能电源应用,它是基于两个高性能的32位ARM Cortex-M4 RISC处理器构建。这些器件运行速度为120MHz,同时具有高达2MB的嵌入式闪存、304KB的SRAM和片上高速缓存(每个核)。其双重ARM Cortex-M4的架构可以将一个应用层、通信层和安全功能集成在单个器件中,并可以通过一个16位外部总线接口,来扩展程序和数据存储。SMART SAM4C微控制器外设集包括先进的加密引擎、防篡改浮点单元(FPU)、USB全速主机/设备端口、5个USART、2个UART、2个TWIs、多七个SPI,1个PWM定时器,2个3通道通用16位定时器、校准低功耗RTC(备份域运行,0.5μA)和一个50×6分段LCD控制器。
  SAM4C系列是一个可扩展的平台,具有爱特梅尔公司业界的SAM4标准微控制器,前所未有的成本结构、性能和灵活性,是智能电表设计师的理想选择。
  SAM4C32主要特性
  应用/主机核
  ARM Cortex-M4,120MHz运行
  存储器保护单元(MPU)
  DSP指令
  Thumb-2指令集
  指令和数据高速缓存控制器,2KB的缓存内存
  存储器
  2字节的嵌入式闪存,用于程序代码(I-code总线)和程序数据(D-code总线),内置ECC(2位错误检测,和每128位1位校正)
  256KB的嵌入式SRAM(SRAM0),用于程序数据(系统总线)
  8KB的ROM与嵌入式引导程序例程(UART),应用编程(IAP)程序
  协处理器(提供单独的应用程序,通信或计量功能)l
  ARM的Cortex-M4F,120MHz运行
  IEEE? 754标准,单浮点单元(FPU)
  DSP指令
  Thumb-2指令集
  指令和数据高速缓存控制器,2KB的高速缓存
  存储器
  32KB的嵌入式SRAM(SRAM1),用于程序代码(I-code总线)和程序数据(D-code总线和系统总线)
  16KB的嵌入式SRAM(SRAM2),用于程序数据(系统总线)
  对称/异步双核架构l
  基于中断处理器间通信
  异步时钟
  每个核都具有一个中断控制器(NVIC),
  每个外设IRQ路由到每个NVIC输入
  密码l
  高性能AES 128至256,各种模式(GCM、CBC、ECB、CFB、BC-MAC、CTR)
  TRNG(高达38Mbit/s的数据流以测试裸片和FIPS)
  公钥加密加速器和相关的ROM库(RSA、ECC、DSA、ECDSA)
  完整性检查模块(ICM),基于安全散列算法(SHA1、SHA224、SHA256),DMA辅助
  安全
  多四个物理防篡改检测I/O,具有时间戳和通用备份寄存器立即清除
  JTAG访问的设备保护?安全位
  共享系统控制器l
  电源
  嵌入式核和LCD稳压器的单电源操作l
  上电复位(POR)、欠压检测器(BOD)和双看门狗安全运行l
  超低功耗的备份模式(<0.5μA典型@25°C)
  时钟
  可选3MHz?20MHz的石英或陶瓷谐振振荡器,用于时钟故障检测l
  超低功耗32.768kHz晶体振荡器,用于RTC,具有频率监控l
  高4MHz/8MHz/12MHz的工厂校准内部RC振荡器,与运作微调功能l
  一个高频PLL(240 MHz),1个8MHz PLL,与内部32kHz输入,用作高频PLL的源l
  低功耗慢时钟内部RC振荡器(作为时钟)l
  超低功耗RTC与阳历和波斯日历、波形发生(低功耗模式)和时钟校准电路,用于32.768kHz晶振频率补偿电路
  多23外设DMA(PDC)通道
  共享外设
  一个分段LCD控制器
  50段和6通用终端显示能力l
  软件可选LCD输出电压(对比度)
  低功耗模式低电流消耗
  可以在备份模式使用
  多达5个USART,具有ISO7816和IrDA?、RS-485、SPI和曼彻斯特模式
  两个2线UART接口与一个UART(UART1),支持光学收发器,提供手持式设备的电气隔离串行通信,如校准,符合ANSIC12.18或IEC62056-21规范
  全速USB主机和设备端口(仅适用于SAM4C32E提供144引脚封装)
  两个400kHz的主/从和多主双线接口(I2C兼容)
  多7个串行外设接口(SPI)
  两个3通道16位定时器/计数器,具有捕捉、波形、比较和PWM模式
  正交解码器逻辑和2位格雷向上/向下计数器,用于步进电机
  4通道16位脉宽调制器
  32位实时定时器
  模拟量转换模块
  8通道,500kS/s低功耗10位SAR ADC,与数字平均器,提供12位分辨率(30kS/s)
  软件控制的片上参考范围从1.6V至3.4V
  温度传感器和备用电池电压测量通道
  调试口
  星形拓扑AHB-AP调试访问端口,与通用SW-DP/SWJ-DP,比菊花链拓扑的性能更高
  两个内核之间?的调试同步(交叉触发到/从每个核的暂停和运行模式)
  I/O口
  多106 I/O线,外部中断功能(边缘或电平灵敏度),施密特触发器,内部上拉/下拉、去抖、毛刺过滤和管芯系列终端电阻
  封装口
  100引脚LQFP,14mm×14mm,间距0.5mm
  144引脚LQFP,20mm×20mm,节距0.5mm(仅限SAM4C32E)
  SAM4C32评估板SAM4C32-EK
  SAM4C32评估套件(SAM4C32-EK)可评估爱特梅尔公司的32位ARM Cortex-M4 SAM4C系列微控制器的性能,通过代码开发。
  SAM4C32-EK可以与以下的微控制器一起使用:SAM4C32C、SAM4C16C和SAM4C8C。

图1  评估板SAM4C32-EK外形图


  评估板SAM4C32-EK包括:
  SAM4C32-EK板l
  电源l
  通用输入AC/DC,美国、欧洲和英国插头适配器
  3V锂电池型号CR1225
  电缆
  串行RS232电缆
  微型A/B型USB连接线
  欢迎函数
  表1 评估板SAM4C32-EK指标:


  评估板SAM4C32-EK主要特性
  CPU SAM4C32及其嵌入资源l
  8MHz和32.768kHz的石英晶体,外部源SMB连接器
  主要调节5V/3.3V,红色LED指示灯
  纽扣锂电池
  主板搭配:
  自定义分段式LCD
  共享接口,RS232/ RS485
  串行数据SPI闪存
  两线串行EEPROM
  双线温度传感器
  双线加密存储器(可选)
  调试解决方案:
  2个外设输入/输出扩展接口HE10(PIO A,B)
  外设输入/输出扩展连接器HE10(PIO感)
  JTAG/ICE接口
  UART/USB桥接设备通信接口
  模拟口
  模拟3V参考
  电位计连接在ADC输入
  按键口
  4系统按钮:复位、强制唤醒、0防撬、防拆2
  2用户按钮:向上滚动,向下滚动
  发光二极管l
  琥珀色LED
  蓝色LED
  绿色LED

图2  评估板SAM4C32-EK架构图

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