Новый HC32L021 от Xiaohua (HUADA) - лидер среди микроконтроллеров со сверхмалым энергопотреблением

В последние годы на рынке бюджетных микроконтроллеров (МК) происходят довольно серьезные изменения: технологии производства полупроводниковых компонентов постоянно развиваются, позволяя реализовать на одном и том же кристалле все больше функций. В результате на сегодняшний день 32-битные микроконтроллеры нижнего сегмента как минимум сопоставимы по стоимости с «традиционными» 8- и 16-битными, а в ряде случаев могут быть даже дешевле. При этом производительность 32-разрядных чипов обычно значительно выше за счет увеличенной разрядности шины данных и тактовой частоты, а благодаря более продвинутой технологии производства их периферия разнообразней. Кроме того, 32-битные МК зачастую разрабатываются с учетом одной из основных современных тенденций в мире электроники – снижения энергопотребления конечной продукции. Все это позволило 32-битным микроконтроллерам нижнего сегмента захватить большую долю рынка 8- и 16-битных МК, и в настоящее время подавляющее большинство новых проектов реализуется именно на них.

HC32L021 – это новое поколение микроконтроллеров со сверхмалым энергопотреблением, недавно официально представленное компанией Xiaohua Semiconductor (XHSC), входящей в концерн Huada Semiconductor (HDSC). Производитель является пионером в области разработки сверхмаломощных МК и активно продвигает технологические тренды и инновационные продукты. В частности, в микроконтроллерах HC32L021 не только достигнута сверхмалая утечка в транзисторах кристалла, но и применена передовая технология управления питанием, что позволяет минимизировать потребление МК даже в самых сложных сценариях его использования. Кроме того, на производстве Xiaohua Semiconductor создана строгая система контроля качества: на каждом этапе - от проектирования чипа и производства пластин до тестирования готового микроконтроллера - микросхемы проходят многочисленные испытания и проверки, что гарантирует стабильность характеристик и надежность готовой продукции.

Микроконтроллеры поколения HC32L021 построены на базе ядра ARM Cortex-M0+, позволяющего работать на частотах вплоть до 48 МГц, имеющего встроенный 32-битный умножитель и поддерживающего отладчики сред Keil и IAR. В данное ядро встроен контроллер векторных прерываний (NVIC), поддерживающий до 17 входов запросов на прерывание (IRQ) и имеющий четыре уровня приоритета прерываний. 

В серию HC32L021 вошли четыре наименования (product number): HC32L021C8PB-TSSOP20TR и HC32L021C8PB-TSSOP20 в корпусах TSSOP-20; HC32L021C8UB-ZFN20TR в корпусе QFN-20 (3*3mm) и HC32L021B8UB-XFN14TR в корпусе QFN-14 (2*2mm).

Все микроконтроллеры могут работать в одном из трех режимов, характеризующихся энергопотреблением микросхемы:

• активный режим (Active Mode): ядро и периферийные модули работают штатно. Максимальное потребление микросхемы при t = 25°C составляет 3,4 мА на частоте 48 МГц и 0,72 мА на частоте 4 МГц;
• спящий режим (Sleep Mode): ядро прекращает работу, но тактовый генератор, контроллер NVIC и периферийные модули функционируют в обычном режиме. Максимальное потребление микросхемы при t = 25°C составляет 2,4 мА на частоте 48 МГц и 0,34 мА на частоте 4 МГц;
• режим глубокого сна (Deep Sleep Mode), в котором могут работать только некоторые периферийные модули с малым потреблением, а также контроллер NVIC. Тактирование микроконтроллера может осуществляться только от источников с низкой частотой. В этом режиме потребление МК в отсутствии тактового сигнала может составлять всего 0,65 мкА (t = 25°C), а при его наличии - не превышает 1,4 мкА.

Основные узлы, входящие в состав микроконтроллеров HC32L021:

• 64 кбайт Flash-памяти, предназначенной для хранения программ. Встроенный контроллер памяти поддерживает методы программирования ISP, IAP и ICP;
• 6 кбайт ОЗУ, предназначенного для хранения переменных. Данные, хранящиеся в ОЗУ, не будут потеряны ни в одном из трех режимов энергопотребления;
• внутренний RC-генератор, позволяющий работать на частотах 32,768 кГц, 38,4 кГц, 4 МГц, 6 МГц, 32 МГц и 48 МГц;
• формирователь тактовых импульсов, позволяющий работать от внешнего кварцевого резонатора с частотой 32,768 кГц или 4…24 МГц;
• система управления питанием, включающая в себя функции «Power-on Reset» (POR), «Brown-out Reset» (BOR), а также детектор пониженного напряжения LVD с программируемым уровнем срабатывания (16 различных вариантов);
• два составных 16-битных таймера/счетчика, каждый из которых может быть сконфигурирован либо как устройство общего назначения, либо как группа из трех (!) базовых таймеров/счетчиков. В первом случае пользователю доступны 8 каналов: 4 захвата и 4 сравнения, позволяющих формировать ШИМ-сигнал с коэффициентом заполнения 0…100%. Во втором случае каждый из трех таймеров/счетчиков имеет только функцию переполнения, однако при этом их можно каскадировать, создавая 32- или 48-разрядный счетный узел;
• один расширенный 16-битный таймер/счетчик общего назначения, позволяющий формировать 6 независимых ШИМ-сигналов и имеющий до 6 входов захвата, счетный вход и вход измерения ширины импульса. Помимо типовых задач, данный таймер/счетчик позволяет формировать связанные сигналы с наличием мертвой зоны для управления BLDC-двигателями;
• часы реального времени с возможностью выбора работы в 12- или 24-часовом формате, а также с функцией будильника и автоматической настройкой на високосные годы;
• 12-разрядный сторожевой таймер, позволяющий обнаруживать и устранять «зависание» устройства, вызванное ошибками в программном обеспечении. Данный таймер тактируется от отдельного RC-генератора с частотой 10 кГц и будет продолжать исправно работать даже при отказе основного источника тактовых импульсов;
• 24-битный системный таймер, который может быть использован для переключения задач в многозадачных ОС или для вызова периодических событий в системах, где многозадачность не требуется;
• узел CTRIM, который может работать в режимах калибровки и таймера. В первом случае производится автоматическая подстройка выходной частоты внутреннего RC-генератора в реальном времени, что устраняет ее зависимость от изменений окружающей среды. Во втором случае узел работает в качестве таймера общего назначения, имеющего малое энергопотребление и исправно функционирующего даже в режиме глубокого сна (доступна только функция переполнения);
• два универсальных синхронных/асинхронных приемопередатчика (Low-power UART, LPUART) с поддержкой аппаратного управления потоком (сигналы RTS и CTS). Данные узлы допускают работу в режиме глубокого сна, что может использоваться для пробуждения микроконтроллера. Длина символа LPUART может составлять 8 или 9 бит, количество стоповых битов может быть равно 1, 1,5 или 2. Также возможно использование проверки на четность/нечетность;
• один последовательный периферийный интерфейс (SPI) с настраиваемой длиной кадра данных (4…16 бит), поддерживающий два типа работы МК (ведущий/ведомый), два порядка передачи битов (от LSB к MSB и наоборот), два режима выбора ведомого (программное/аппаратное управление), а также позволяющий настроить полярность и фазу тактовых импульсов SCK;
• один двухпроводной последовательный интерфейс (I²C), соответствующий спецификации SMBus (Version 3). Обеспечивается поддержка режимов «Standard Mode», «Fast Mode», «High-Speed Mode» и мультимастера, 7- и 10-битной адресации, а также программного сброса;
• 12-битный АЦП последовательного приближения с высокой скоростью преобразования (до 1MSPS), который позволяет оцифровывать сигналы с 8 внешних и 2 внутренних входов, а также запускать преобразование от различных периферийных устройств. В качестве опорного напряжения преобразователя может выступать внешний ИОН или напряжение питания аналоговой части МК (AVCC);
• два аналоговых компаратора с программируемым/отключаемым гистерезисом и возможностью цифровой фильтрации сигнала. Входы компараторов могут быть подключены к одному из нескольких портов МК, напряжению питания ядра либо к выходу программируемого резистивного делителя (64 варианта деления напряжения AVCC). Оба компаратора допускают работу в режиме глубокого сна;
• один генератор истинно случайных 64-битных чисел. Метод генерации может быть настроен программным способом.

Микроконтроллеры HC32L021 допускают работу в широком диапазоне питающего напряжения и температуры окружающей среды: +1,8…+5,5 В и –40…105°С, соответственно. Количество доступных портов ввода/вывода зависит от корпуса интегральной схемы. Модели выпускаются в корпусах TSSOP-20, QFN-20 и QFN-14 (в последнем случае функционал МК несколько урезан).

Для оценки возможностей микроконтроллеров компания Xiaohua Semiconductor предоставляет отладочную плату SK-L021-TSSOP20. На ней размещен МК HC32L021C8PB в корпусе TSSOP-20 с минимальным обвесом, часовой кварц 32,768 кГц, две микросхемы памяти Flash и EEPROM (W25Qxx и 24Cxx, соответственно), а также пользовательская кнопка и светодиод. Для удобства работы плата совмещена с SWD-отладчиком XH-DAPLink, работающим по интерфейсу CMSIS-DAP.

Схему и исходные файлы отладочной платы можно найти в разделе Микроконтроллеры в карточках на продукцию серии HC32L021. Помимо этого, для работы с микроконтроллерами HC32L021 производитель бесплатно предоставляет примеры и библиотеки.

Воспользуйтесь формой для заказа образцов и консультации наших специалистов:

ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ, ЗАКАЗ ОБРАЗЦОВ, УСЛОВИЯ ПОСТАВКИ. ПОДБОР АНАЛОГОВ

или свяжитесь: info@unirec.ru; 8 (800) 511-65-20