Precision32简化设计 - 32位单片机：Silicon Labs Precision32

Precision32混合信号MCU简化设计

　　传统上，选择32位单片机(MCU)的关键因素在于中央处理单元(即内核CPU)的选择。直到最近，32位MCU已有基于多种内核(包括某些情况下的专有架构)的产品。因此，嵌入式设计人员要么继续使用一种内核，要么需要花费更多时间学习新的硬件知识和移植现有软件代码。过去几年里，MCU产品中ARM Cortex内核的出现改变了嵌入式的塬有状态。开发人员把注意力从专用32位内核向基于ARM Cortex处理器的MCU转移，这样可以改变向单一供应商订购MCU的局面。基于ARM处理器的MCU的生态系统已经日益壮大，这包括第叁方编译器、实时操作系统、软件协议栈、LCD图形显示等。目前，大多数主流MCU供应商都生产基于ARM处理器的产品，这使得ARM Cortex内核成为了32位MCU事实上的标准。

　　选择基于标准内核的32位MCU提供了较以往更多的选择，因此，为特定应用选择合适的MCU需要考虑多种因素，困难大大增加。首先，开发人员需要基于多个关键参数减少备选MCU的数量，例如存储大小、输入输出引脚数量和通信接口等。可能有多个供应商的基于ARM处理器的MCU产品能够满足基本需求清单，因此，开发人员需要通过其他重要因素进一步缩小选择范围，例如：混合信号集成度、可配置性、功耗和开发难度等。

　　选择集成通用器件的32位MCU能够帮助开发人员减少整体系统成本、降低设计复杂度并缩短开发时间。例如，Silicon Labs Precision32混合信号MCU具有多种其他MCU通常不具备的集成特性，例如USB振荡器、5V稳压器、6个可编程高驱动能力引脚(可提供高达300mA电流)，以及16个电容感应输入通道(用于触摸按键或滑动条)。高集成度可以减少多个分立元器件，提供更加灵活的供电选择，从而节省BOM成本，简化开发流程。

　　为了解使用高集成度混合信号MCU所带来的好处，我们来研究一下典型的条形码扫描仪。为了读取条形码，扫描仪向由电机提供动力的振动反射镜发射激光(见图1)。激光照射到条形码，然后条形码图像被电荷耦合器件(CCD)传感器捕获。CCD传感器类似照相机，一次能够捕获一行像素，比如1×1024像素。模拟光强度信号最后传输到模数转换器(ADC)。具有大电流驱动能力的MCU消除了过去用于驱动激光和电机的功率晶体管。选择可为CCD传感器提供时钟同步接口的MCU也可以简化设计人员的工作。

　　

　　图1：高集成度MCU为条形码扫描仪带来好处。

　　最好的情况是，MCU的ADC能够与快速的CCD摄像头保持同步(通常大于1MSPS)。对于5V的CCD传感器，电源管理IC在大多数设计中也必不可少，它为传感器提供输入电压，MCU和其他器件则需要3.3V输入电源。

　　在这个条形码范例中，Precision32 SiM3U1xx USB MCU可以驱动同步时钟到传感器，轻松做到与快速CCD采样速率同步，同时能够通过3.3-5V DC-DC升压控制器为传感器提供电源，从而进一步降低系统元器件数量。此外，在USB供电的扫描仪中，Precision32 MCU具有片内稳压器，可以直接从USB获取电源;片内48MHz振荡器具有能够锁定USB信号的创新时钟恢复电路，精度高于0.25%，使USB运行无需外部晶体。条形码扫描仪中还集成了其他功能：当扫描成功时可直接驱动蜂鸣器提醒用户;使用电容触摸按键代替机械按键;以及为无线扫描仪提供硬件加密数据保护。