MCU在物联网中的地位不可动摇 Microchip的新品再次给出了证明

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说MCU是物联网的小核心,一点都不夸张,它小小的身躯却承载了越来越多责任。从安全到算法,不同的侧重使得MCU的架构产生了不同的变化。Microchip公司近日推出了两个系列的MCU产品,就具有明显不同的风格。

 

物联网上密不透风的墙

在美国发生了这样一个案件,黑客通过智能鱼缸上的温度计侵入了赌场的数据库,窃取了大量的数据。这说明,黑客的入侵已经不再是电脑上的游戏,任何智能化的设备都可能是遭受攻击的后门。

MCU作为物联网终端的核心,自然是攻防最激烈的战场。软件攻击、物理攻击、通信攻击、利用固件升级的攻击,这些都是侵入MCU最常用的手段。

而全新的SAM L10和SAM L11 MCU系列,基于Arm的TrustZone技术,并加入了芯片级的抗干扰、安全启动和安全密钥存储技术,可以护客户应用免受远程攻击和物理攻击。

TrustZone的本质是将一个物理处理器分时复用为两个逻辑处理器,可以在认证库(certified libraries)、IP和应用代码之间实现硬件隔离。配合安全引导,可以实现对软件攻击的防范。芯片级的抗干扰、安全启动和安全密钥存储技术三项技术则是Microchip自己加入的,可以应对应对固件升级攻击、通信攻击和物理攻击。

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此外,SAM L11的安全功能还包括支持高级加密标准(AES)、伽罗瓦计数器模式(GCM)和安全散列算法(SHA)的板载密码模块。具备篡改检测功能的安全启动和安全密钥存储技术建立了硬件信任根。

SAM L10和SAM L11 最大的优点就在于简化了安全的实现过程。按照开发人员的老观点,增加安全性就增加了复杂性,也产生了间接成本,还需要专业人士辅助,最后则延长了开发时间。实际上,模块化的安全软件框架易于使用,并且不会增加成本,Microchip还能提供完整生命周期的技术支持,并配备了GUI配置工具—Atmel START、Kinibi-M、Atmel Studio IDE等,让用户无需针对每个配置编写代码。

在保证安全性的同时,这两款芯片还实现了业界最低的功耗,采用了独有的picoPower技术,可以实现工作模式电流小于 25 μA/MHz,休眠模式电流小于600 nA,关断模式电流小于100 nA,从而延长了电池使用时间,降低系统总成本。

这两款MCU是针对各种汽车、家电、医疗和消费类人机接口(HMI)应用而设计的。它们均提供Microchip最新一代的外设触摸屏控制器(PTC),以实现电容式触摸功能。IP68的防水级别,可以屏蔽噪声的特性,都能让设计人员轻松添加触摸界面,在潮湿和噪声环境中提供流畅且高效的用户体验,同时保持低功耗。

 

双核联动

时下最热门的数字电源中,控制器普遍是单核心,它既要运行PMBus协议栈和系统级功能,还要运行算法来控制闭环回路,任务繁重时,往往分身乏力,影响工作效率。

新推出的dsPIC33CH将解决这个问题。它具备双核心,一个是主核,一个是副核。副核用于执行时间关键型专用控制代码,主核负责运行用户接口、系统监控和通信功能,专为终端应用量身定做。在上面所说的场景中,副核负责管理需要大量数学运算的算法,而主核独立管理PMBus™协议栈,并提供系统监控功能,从而提高整体系统性能和响应能力。

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双核的灵活性还在于每个内核可以独立开发代码,时间关键性控制环与系统管理、诊断和通信功能分开,简化了调试,最大程度减少内核之间的代码交互。两个内核可以无缝协作,使先进的算法可以提高效率和响应速度。

在架构领先的基础上,dsPIC33CH还专门优化了性能。相比于以往的dsPIC33 的内核,性能提升了2倍。具体来说,dsPIC33CH的时钟频率为100MHz,现场选择累加器和状态寄存器,并配备了新指令。还是以数字电源应用为例,dsPIC33CH的双内核可以将电源开关频率提升到2MHz,已经达到了GaN技术的门槛。

dsPIC33CH系列还具有很高的集成度,虽然封装只有5 x 5 mm大小,却包含了CAN-FD通信等功能。为了降低系统成本和电路板尺寸,每个内核均提供高级外设,包括高速ADC、具备波形生成功能的DAC、模拟比较器,模拟可编程增益放大器和高分辨率脉宽调制(PWM)硬件。

虽然架构和目标应用大相径庭,但是这些MCU都具备了丰富的开发工具。

SAM L10 和 SAM L11配备了 Xplained Pro 评估工具包,可用于入门级开发。所有SAM L10/L11 MCU均受Atmel Studio 7集成开发环境(IDE)、IAR Embedded Workbench、Arm Keil® MDK 和Atmel START(一款对外设和软件进行配置的免费在线工具,可加快开发)支持。START还支持用于配置和部署安全应用的TrustZone技术。电源调试器和数据分析工具可用于实时监控和分析电量消耗情况,并在运行过程中对耗能数据进行微调,满足应用要求。还可以使用Microchip的 QTouch® 模块库、2D 触摸表面库和QTouch 配置器简化触摸应用的开发。

dsPIC33CH则具有多种开发板。其中,dsPIC33CH Curiosity开发板(DM330028)是一个具有成本效益的灵活平台,可让客户迅速实现功能丰富的原型设计。面向电机控制平台的接插模块 (PIM)(MA330039)可用于Microchip的MCLV-2 和 MCHV-2/3 系统,而面向通用平台的dsPIC33CH PIM (MA330040)目前可用于Explorer 16/32 开发板 (DM240001-2)。

这两个系列MCU的出现,将强化MCU作为物联网终端中心的地位,也使得MCU的生态系统更加丰富。
 

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