Természetesen sok félvezetőgyártó tevékenykedik ebben a piaci szegmensben, azonban nagy szükség volt egy komoly, a flash-memóriák piacán már bizonyító távol-keleti gyártó belépésére, az árverseny fenntartása érdekében. A GigaDevice a soros NOR-NAND flash mellett ARM® Cortex®-M3 mikrovezérlőket is kínál, a GD32®-család integrálja azokat a tulajdonságokat, melyeket az egyszerű terméktervezéshez a vevők elvárnak, és segítségükkel költségtakarékos, mégis innovatív készülékek építhetők. A cikksorozat első része a vezérlő architektúrájával foglalkozik, később pedig a fejlesztőkészlet segítségével megvalósított alkalmazási példákat mutatunk be.
A GD32® egy új, ARM® Cortex®-M3 vagy Cortex®-M4 32 bites RISC magokkal ellátott, alacsony fogyasztású, univerzális, nagy teljesítményű mikrovezérlő-család, mely integrálja a tervezés egyszerűsítéséhez és a költségtakarékos, mégis innovatív termék előállításához elvárt funkciókat. A GigaDevice szabadalmaztatott „gFlash” memóriatechnológiával kiegészítve egy komoly mikrovezérlő-vonal áll a tervezőmérnökök rendelkezésére. A GD32®-család a belépőszintű „Basic”, a maximális teljesítményű „Performance” és a közbülső „Connectivity” termékvonalakat dobta piacra. Ezek lefedik többek között az ipari vezérléstechnika, az ember-gép interfészek, a motorvezérlés, a teljesítménymérés, a biztonságtechnika, a hordozható fogyasztási termékek, a napelemes rendszerek vezérlőelektronikáinak és a PC alkatrészek piacát is.
A GD32® ARM Cortex-M3 mikrokontroller felépítése
Az M3-család minden mikrovezérlője az ARM® Cortex®-M3 RISC processzormag köré szerveződik. A processzor 108 MHz maximális órajelével és a beépített flash-memória azonnali elérhetőségével (Zero-Wait-State) maximális a hatékonyság. A GD32F10x eszközök max. 3072 KiB beépített flash-memóriával rendelkeznek, a kiolvasás pedig 32 bites ciklusonkénti sebességgel, wait state beiktatása nélkül történik, bájt, half-word (16 bites) és word (32 bites) adattípusokkal. (Egyszerre vagy csak half-word, vagy word típusú olvasás állítható be.) A flash-memória minden lapja egyenként törölhető, vagy – az információs blokkok kivételével – egyszerre is. A gyártó flash-chipek területén szerzett nagy gyártási tapasztalatát ültette át az ARM mikrokontroller-technológiába is. A GD32F10x-sorozat tagjai max. 96 KiB beépített SRAM-mal is rendelkeznek, mely a 0x2000 0000 memóriacímen kezdődik, és támogatja a byte, half-word (16 bites) és a word (32 bites) adattípusok használatát is. Ezek mellett került a kontrollerbe egy sor fejlett I/O csatorna, max. három 12 bites, másodpercenként egymillió mintavételre alkalmas analóg-digitális konverter, max. 10 általános célú 16 bites és egy továbbfejlesztett PWM időzítő is. A kommunikációs interfészek között találunk max. három SPI, két I2Cs, öt USART, egy USB 2.0 OTG FS, valamint két CAN vezérlőt is.
A mikrokontroller 2,6–3,6 V tápellátást igényel, és ipari működési hőmérséklet-tartományban (–40 °C–+85 °C) működtethető. Három energiatakarékos üzemmódja választást kínál a hosszabb éledési idő és a kis energiafogyasztás, illetve a gyors éledés, de nagyobb fogyasztás között. A fogyasztás és a sebesség egymásnak ellentmondó igénye az elemes táplálású készülékek fejlesztői számára a legnagyobb kihívást jelentik, és mindig kompromisszumra késztetik őket – ebben igyekszik segíteni a gyártó a különféle fogyasztáscsökkentő üzemmódok bevezetésével. Három választás lehetséges: a SLEEP, a DEEP-SLEEP és a STANDBY módok. A SLEEP módban a Cortex™-M3 órája ki van kapcsolva, DEEP-SLEEP módban az 1,2 V-os domain minden órája kikapcsolt állapotú és a HSI, HSE és a PLL sem engedélyezett. A SRAM és a regiszterek tartalma el van mentve, és az EXTI vonalakról érkező bármely megszakítás (INT), vagy wake-up jel feléleszti a rendszert, a HSI lesz a rendszeróra. (Meg kell említeni, hogy amennyiben a beépített LDO alacsony fogyasztású üzemmódban van, további éledési késleltetést tapasztalhatunk.) Standby üzemmódban a teljes 1,2 V-os domain ki van kapcsolva, az LDO le van állítva, és a HSI, HSE, PLL is le van tiltva. Standby módból négyféleképp éledhet fel a rendszer: külső resettel az NRST lábon keresztül, RTC alarmjellel, az IWDG resettel, vagy a WKUP pinre érkező jel felfutó élére. A STANDBY üzemmódban realizálható a legkisebb fogyasztás, de innen éled a rendszer a leglassabban. Emellett mind a regiszterek, mind a SRAM tartalma elvész, kivételt ez alól csak a BACKUP regisztertartalom jelent, éledéskor bekapcsolási reset indul. Az ábrán látható módon három tápellátási domain létezik: a VDD/VDDA, az 1,2 V-os, és a Backup domain. A VDD/VDDA tápellátása közvetlenül a külső tápon keresztül valósul meg, így a VDDA és a VSSA a VDD és VSS lábakhoz kapcsolódik. Általánosan elmondható, hogy a digitális áramkörök a VDD-ről, az analóg körök nagy része pedig a VDDA-ról kap feszültséget. Az ADC és a DAC konverziók pontosságának növelésére és az analóg áramkörök jobb teljesítményre való ösztönzésére a független VDDA tápforrás szolgál. A VDD/VDDA részen beágyazott LDO látja el a megfelelő feszültséggel az 1,2 V-os részt. A BACKUP domainhez tartozó teljesítménykapcsoló hivatott telepes ellátásra kapcsolni (VBAT lábra kapcsolt feszültségforrás), ha a VDD lábon a feszültség megszűnik.
A GD32®-sorozatú mikrokontroller használata nemcsak a fejlesztők, de a felhasználók számára is sok előnnyel szolgál. Az MCU maximális sebessége a versenytársakénál 50%-kal magasabb. A kódfuttatás hatásfoka ugyanolyan órajel mellett 30-40%-kal nagyobb. Az áramfogyasztás ugyanolyan frekvencia esetén 20–30%-kal csökkent. Ezek a tulajdonságai teszik lehetővé, hogy a GD32®-sorozatú GigaDevice MCU-kat alkalmazások széles spektrumán lehessen használni.
A GD32 Cortec-M3 tulajdonságai:
- Flexibilis memóriakonfiguráció max. 3024 KiB beágyazott flash és max. 96 KiB SRAM memóriával.
- Továbbfejlesztett I/O vonalak és további perifériák illeszkednek a két APB buszhoz.
- Ipari kommunikációs interfészek sorát támogatja az MCU: SPI, I2C, USART, USB 2.0 OTG FS és CAN interfész.
- Max. 3 12 bit 1 Msps ADC, max. 10 16 bites időzítő, egy PWM timer.
- 3 energiakímélő üzemmód vállalható kompromisszum elérésére az élesztési sebesség és a fogyasztás optimalizálásához kis teljesítményű, telepes tápláláshoz.
GD32 ARM Cortex-M4 MCU
A GD32F4 eszközök a GD32®-sorozat felső teljesítményosztályba sorolt tagjai. (PERFORMANCE LINE). A kínálat legújabb és legjobb ár/érték arányú mikrokontrollerei, a 32 bites, általános célú MCU-k a nagy számítási teljesítményű ARM® Cortex®-M4 RISC rendszermag köré integrált perifériákkal es minimalizált fogyasztással jellemezhetők.
A Cortex®-M4 mag mellett helyet kapott az egyszeres pontosságú lebegőpontos matematikai számításokat felgyorsító FPU (Floating Point Unit) is, amely támogatja az összes egyszeres pontosságú ARM® parancsot és adattípust. A teljes beágyazott digitális jelfeldolgozó utasításkészlet (DSP-Digital Signal Processing) lehetővé teszi a piac e szegmensének egyszerű kiszolgálását is. A továbbfejlesztett alkalmazásbiztonságot és hibakeresést szolgáló memóriavédelmi egység (Memory Protection Unit – MPU) és követési technológia a programozók dolgát könnyíti meg. A GD32F4 MCU-k alkalmazhatók az ipari vezérléstechnika és folyamatirányítási területen, a fogyasztói elektronika és az elemes táplálású, hordozható készülékek esetében, beágyazott számítógépekben, HMI, biztonságtechnikai és kijelzéstechnikai készülékekben, gépjármű- és drón-GPS-rendszerekben és az IoT területén is.
Jellemzői
- Flexibilis memóriakonfiguráció max. 3024 KiB beágyazott flash- és max. 96 KiB SRAM memóriával.
- Továbbfejlesztett I/O vonalak és további perifériák illeszkednek a két APB buszhoz.
- Ipari kommunikációs interfészek sorát támogatja az MCU: SPI, I2C, USART, USB 2.0 OTG FS és CAN interfész.
- Max. 3 12 bit 1 Msps ADC, max. 10 16 bites időzítő, egy PWM timer.
- 3 energiakímélő üzemmód vállalható kompromisszum elérésére az élesztési sebesség és a fogyasztás optimalizálásához kis teljesítményű, telepes tápláláshoz.
Fejlesztőeszközök
A GD32®-család integrálja azokat az MCU-jellemzőket, amelyek lehetővé teszik a gyors, könnyű és professzionális beágyazottrendszer-tervezést, és a fejlesztők kezébe ad egy megfizethető és bizonyítottan innovatív, komplex félvezetőgyártási technológián alapuló MCU eszközt. A programozáshoz, hibakereséshez és ellenőrzéshez szükséges Keil komplex fejlesztőkörnyezet a http://www2.keil.com/gigadevice linken érhető el.
