GD32E230 Arm® Cortex®-M23 MCU-sorozat
A tavalyi Electronica 2018 kiállításon mutatta be a GigaDevice az Arm® Cortex®-M23-alapú MCU-k új GD32E230-sorozatát, mellyel a kis méretű, alacsony költségű és az energiahatékonyságot előtérbe helyező, beágyazott alkalmazások számára kívánt a cég megoldást nyújtani. Ez a termékcsalád a GD32 MCU-vonal első Cortex®-M23 magon alapuló, 55 nm-es, alacsony energiafelhasználású technológiával készülő, kiemelkedően költségtakarékos eszközeit kínálja. Kis méretével és fogyasztásával korszerű megoldást nyújtva helyettesítheti és fejlesztheti tovább a hagyományos 8 bites és 16 bites mikrokontrollereket, emellett újabb kiegészítő funkciókkal javítja az Arm® Cortex®-M0/M0+ alapú eszközök teljesítményét és energiahatékonyságát.
A GD32E230 MCU-sorozat 18 terméktípust kínál, LQFP48, LQFP32, QFN32, QFN28, TSSOP20 és QFN20 tokozásban, 7×7 mm-től kezdve egészen 3×3 mm méretig, miközben példátlan rugalmasságot nyújt a tervezők számára az intelligens alkalmazások kihívásainak gyors változáskövetésére. Az Arm® Cortex®-M23 az Arm® Cortex®-M0 és a Cortex®-M0+ utódja, mely felépítése a beágyazott mikroprocesszormagok legújabb Arm®v8-M architektúráján alapul, támogatja annak teljes referencia-utasításkészletet, miközben kompakt kódolást tesz lehetővé. Ezenkívül megtartja a kompatibilitást az összes Arm®v6-M utasítással, ami lehetővé teszi a mérnökök számára az egyszerű migrációt Arm® Cortex®-M0/M0+ processzorokról. Ezenkívül az új Arm® Cortex®-M23 mag független erőforrásokkal, például egyciklusú hardverszorzóval, hardverosztókkal, hardver-frekvenciaosztóval, beágyazott vektoros megszakításvezérlőkkel (NVIC) van felszerelve, a fejlesztés egyszerűsítése érdekében javítva a hibakeresést és a nyomonkövethetőséget. A későbbi termékek a TrustZone® technológia előnyeit is élvezhetik, melynek célja a megbízható és nem megbízható szoftverek elkülönítése és a hardverszintű védelem, ezzel biztosítva a többszintű biztonsági követelmények teljesülését. A GD32E230-sorozatú termékek rendszerfrekvenciája akár 72 MHz is lehet, és 16–64 KiB beágyazott flash-memóriával és 4–8 KiB-os SRAM-mal vannak felszerelve. Miközben a legmagasabb frekvencián futnak, 55 DMIPS működési teljesítményt érhetnek el, és a CoreMark® teszt pontszáma eléri a 154 pontot. A Cortex®-M0 és Cortex®-M0+ termékek azonos frekvenciájához képest a Cortex®-M23 kód végrehajtási hatékonysága 40%-kal (M0), illetve 30%-kal (M0+) magasabb.
Az új GD32E230-sorozatú termékek nemcsak nagy parancsfeldolgozási sebességükkel tűnnek ki, hanem a számos flexibilis interfész révén a külvilággal való kapcsolattartásban is élen járnak. A chipkiviteltől függően akár öt 16 bites, általános célú időzítővel, 16 bites alapidőzítővel és többcsatornás vezérlővel rendelkezik, míg az univerzális interfész két USART-t, két SPI-t, két I2C-t és egy I2S vezérlőt tartalmaz. Ezenfelül rendelkezésre áll egy 16 bites fejlett időzítő, ez szolgálja ki a háromfázisú impulzusszélesség-modulációs (PWM) kimenetet. Jelkondicionáláshoz nagy sebességű rail-to-rail analóg feszültségkomparátor található a chipben, és a motorvezérléshez vagy egyéb ipari alkalmazási igények kiszolgálásához szükséges vegyes jelfeldolgozás támogatásához egy 12 bites, 2,6 MSPS mintavételi frekvenciájú, többcsatornás, gyors A/D átalakító végzi az adatgyűjtést. A GD32E230 1,8–3,6 V széles feszültségtartományon táplálható, az I/O portok feszültségszintje akár 5 V is lehet. Ez az újdonságként megjelenő feszültségdomén három energiatakarékos móddal támogatja az alacsony fogyasztást célzó energiagazdálkodást a hordozható készülékekben. A teljes sebességű működésben – az összes periféria bekapcsolása mellett – a maximális áramfelvétel csak 118 μA/MHz. Mélyalvásmódban az energiafogyasztás 86%-kal csökken, és a készenléti áram mindössze 0,7 μA, hiszen a telepnek csak a valós idejű órát (RTC) kell táplálnia. A mikrokontroller 6 kV-os ESD-védelemmel és kiváló elektromágneses kompatibilitási (EMS) képességekkel rendelkezik, hogy megfeleljen a legtöbb ipari szintű megbízhatósági és hőmérsékleti szabványnak. Alkalmas ipari automatizáláshoz, motorvezérléshez, LED-es kijelzőhöz, háztartási gépekhez és elektronikus játékokhoz, intelligens városokhoz és intelligens otthonokhoz, elektronikus fizetésekhez, elektromos járművekhez, drónokhoz, robotokhoz és egyéb IoT-alkalmazásokhoz. A korábbi GD32F130/150- és GD32F330/350-sorozatú MCU-kal való hardveres és szoftveres kompatibilitás útján biztosított a felhasználók számára, hogy a fejlesztési rugalmassága és a könnyű használat érdekében könnyen válthassanak a GD32 belépőszintű termékek között.
GD32V RISC-V MCU-sorozat
A GigaDevice másik újdonsága az Arm® Cortex®-alapú mikrokontrollerek világán kívül a nyílt forráskódú, RISC-V-alapú, GD32V-sorozatú, 32 bites, általános célú MCU-család. A GigaDevice teljes fejlesztőeszköz-támogatást nyújt az MCU chipektől a szoftverkönyvtárakig és a fejlesztőkészletekig, így hozva létre egy erős RISC-V fejlesztési ökoszisztémát. A GD32 MCU-család első, RISC-V magon alapuló, új GD32VF103 eszközét a mainstream-elvárásokhoz tervezték, költséghatékony és innovatív választást biztosítva, miközben kiegyensúlyozott adatfeldolgozási teljesítménnyel lép ki a piacra. Az új termékek 14-féle kivitelben kaphatók, QFN36, LQFP48, LQFP64 és LQFP100 tokozásban, és teljes mértékben szoftver- és lábkiosztás-kompatibilisek a meglévő GD32 MCU-kkal. Ez az egyedülálló és innovatív kialakítás felgyorsítja a GD32 Arm® mag köré épült GD32 MCU változatok és az új RISC-V alaptermékeire épülő dizájnok fejlesztési ciklusát, rugalmassá és egyszerűvé téve a termékválasztást és a kódhordozást. Az új termékeket kifejezetten a beágyazott alkalmazások területére szánják, kezdve az ipari vezérléssel, a fogyasztói elektronikán keresztül, a feltörekvő IoT iparágig, az „edge computing”-tól a mesterséges intelligenciaprogramozásig. A GD32VF103 MCU-sorozat a nyílt forráskódú RISC-V utasításkészlet-architektúrán alapuló, új Bumblebee processzor mag köré épült. A GD32V eszközöket a GigaDevice a Nuclei System Technology, Kína vezető RISC-V processzormaggyártója segítségével fejlesztette ki, kereskedelmi forgalomba helyezhető RISC-V processzormagot kínálva ezzel az IoT és az ultraalacsony energiafelhasználású alkalmazások számára. A Bumblebee mag egy 32 bites, RISC-V nyílt forráskódú utasításkészlet-architektúrát használ, és a megszakításkezelés optimalizálása érdekében támogatja az egyedi utasításokat. A mikrokontroller 64 bites, valós idejű időzítővel (RTC) van felszerelve, és a RISC-V szabvány által meghatározott időzített megszakításokat is képes generálni. A 16 egymásba ágyazott megszakítási szintet, prioritást, vektoros feldolgozási mechanizmust és többtucatnyi külső forrást kezelni képes, programozható interrupt-kontroller segíti a fejlesztést. Az alacsony fogyasztást támogató egység kétszintű alvó-üzemmóddal biztosítja a készenléti áramfelvétellel és az éledési idővel szemben támasztott elvárások egyensúlyát. A mag támogatja a RISC-V interaktív hibakeresési szabványokat a hardver-töréspontokhoz szabványos JTAG debuginterfészen keresztül. Ezenkívül a Bumblebee mag támogatja a RISC-V szabványos fordítási eszközkészletét, és együttműködik a Linux / Windows grafikusan integrált fejlesztési környezettel is.
A Bumblebee magját kétlépcsős, változó hosszúságú pipeline-mikroarchitektúra jellemzi, és ezzel az alacsony fogyasztású és költségű megoldással is eléri a hagyományos háromlépcsős pipeline-architektúra teljesítményét és frekvenciáját. Ezek a szolgáltatások lehetővé teszik a GD32VF103 MCU-sorozat számára, hogy akár 153 DMIPS sebességgel működjön a legmagasabb frekvencián, és a CoreMark® teszt során 360 teljesítménypontot érjen el, ami 15%-os teljesítménynövekedést jelent a GD32 Cortex®-M3 maghoz képest. Ugyanakkor a dinamikus energiafogyasztás 50%-kal, a készenléti energiafogyasztás pedig 25%-kal csökken.
A GD32VF103-sorozatú RISC-V MCU-k 108 MHz órajellel, 16–128 KiB beépített FLASH-memóriával és 6–32 KiB SRAM-gyorsítótárral rendelkeznek. A szabadalmaztatott gFlash® technológia biztosítja, hogy a Flash-memória tartalmát várakozás nélkül (0 WAIT-STATE) el lehessen érni.
A chip tápfeszültsége 2,6–3,6 V között bármi lehet, és az I/O portok 5 V feszültségszinten is működtethetők. A mag fel van szerelve egy 16 bites időzítővel, mely támogatja a háromfázisú PWM kimeneteket és a Hall-érzékelő interfészt vektoros motorvezérléshez. Ezenkívül négy, 16 bites általános célú időzítőt, két, 16 bites alapidőzítőt és két többcsatornás DMA vezérlőt tartalmaz. Az újonnan tervezett megszakításvezérlő (ECLIC) akár 68 külső interrupt eszközt kezel, mely 16 programozható prioritási szinten ágyazható egymásba a nagy teljesítményű, valós idejű vezérlések teljesítményének növelésére.
Ezenfelül az új MCU-k számos periferiális erőforrással is rendelkeznek, 3 USART, 2 UART, 3 SPI, 2 I2C, 2 I2S, 2 CAN2.0B, 1 USB 2.0 FS OTG és egy külső buszbővítő vezérlő (EXMC) például külső NOR Flash és SRAM memóriacsatlakoztatáshoz. Az újonnan kialakított I2C interfész támogatja a Fast Plus (Fm +) módot is, mely akár 1 MHz (1 MB/s) frekvenciájával kétszeres sebesség elérésére képes. Az SPI interfész támogatja a négyvezetékes kialakítást és további átviteli módokat, könnyen kiterjeszthető a Quad SPI-ra a nagy sebességű NOR Flash-hozzáférésekhez. Ezenkívül a beépített USB 2.0 FS OTG interfész több üzemmódban működik, mint például a Device, HOST és OTG módok.
Az új termék két 12 bites, nagy sebességű A/D átalakítót integrál, amelyek mintavételi sebessége akár 2,6 MSPS is lehet, és egészen 16 csatornáig biztosítanak feszültségmérést (A/D) 16 bites hardveres túl-mintavételezési szűréssel és konfigurálható felbontással. Rendelkezésre áll két 12 bites D/A konverter is. A GPIO-k 80%-a opcionális funkciók széles választékával is rendelkezik, és támogatja a portok átcímzését, megfelelve a szokásos alkalmazások támasztotta igényeknek, rugalmas és gazdag csatlakozási lehetőségeket biztosítva a vezérlés számára.
