Microchip Technology AVR32SD20/28/32 AVR^?^ SD 8位微控制器 (MCU) 將AVR CPU與硬件乘法器相結(jié)合，時鐘速度高達20MHz。該MCU具有32/64KB閃存、4/8KB SRAM和256字節(jié)EEPROM。Microchip AVR32SD20/28/32 MCU采用20、28、32和48引腳封裝。該系列提供靈活的低功耗架構(gòu)，包括事件系統(tǒng)、準確模擬功能和高級數(shù)字外設(shè)。AVR SD提供雙核鎖步CPU、閃存上的單錯誤校正和雙錯誤檢測 (SECDED) ECC、EEPROM/SRAM、用于功能安全的錯誤控制器以及用于安全的編程和調(diào)試接口禁用 (PDID)。這些微控制器符合ISO 26262 (ASIL C) 和IEC 61508 (SIL 2) 安全標準，確保適用于汽車安全系統(tǒng)、工業(yè)自動化和醫(yī)療設(shè)備。此外，強大的性能和可靠性使這些MCU成為消費類電子產(chǎn)品和安全系統(tǒng)的理想選擇。

數(shù)據(jù)手冊:*附件：Microchip Technology AVR32SD20，28，32 AVR? SD 8位微控制器數(shù)據(jù)手冊.pdf

特性

• 采用雙核鎖步 (DCLS) 配置的AVR CPU
  • 運行頻率高達20MHz
  • 單周期I/O訪問
  • 兩級中斷控制器
  • 雙周期硬件乘法器
  • 電源電壓范圍：2.7V - 5.5 V
• 存儲器
  • 32KB系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存（帶ECC)
  • 4 KB SRAM（帶ECC）
  • 256B EEPROM (帶ECC)
  • 非易失性存儲器 (NVM) 中的512B用戶行，可在芯片擦除期間保留數(shù)據(jù)，并在器件鎖定時進行編程
  • 用于加密密鑰的256B引導(dǎo)行，僅可從引導(dǎo)部分讀取
• 系統(tǒng)
  • 上電復(fù)位 (POR)
  • 具有可編程電平的掉電檢測器 (BOD)
  • 穩(wěn)壓器監(jiān)控器 (VMON)
  • 時鐘選項
    • 高精度內(nèi)部振蕩器，可選頻率高達20MHz
    • PLL高達48MHz，用于TCD的高頻運行
    • 內(nèi)部 32.768 kHz 振蕩器
    • 外部32.768 kHz晶體振蕩器
    • 外部時鐘輸入
    • 高頻外部晶體振蕩器
  • 時鐘故障檢測 (CFD)
  • 時鐘頻率測量 (CFM)
  • 單引腳統(tǒng)一編程和調(diào)試接口 (UPDI)
  • 三種睡眠模式
    • 空閑，所有外圍設(shè)備運行，可即時喚醒
    • 待機，選定外設(shè)可配置運行
    • 掉電，數(shù)據(jù)完全保留
  • 自動循環(huán)冗余校驗 (CRCSCAN) 程序內(nèi)存掃描
    • 驗證啟動閃存部分
    • CRC-16-CCITT或CRC-32 (IEEE 802.3)
  • 所有通用引腳上外部中斷
• I/O和封裝
  • 多達25個可編程I/O引腳
  • 多電壓I/O，內(nèi)置電壓電平轉(zhuǎn)換器
  • 20引腳SSOP
  • 28引腳VQFN、SSOP和SPDIP
  • 32引腳VQFN和TQFP
• 外設(shè)
  • 6通道事件系統(tǒng)，用于可預(yù)測和不受CPU影響的外設(shè)間信號傳輸
  • 一個16位定時器/計數(shù)器（A型）(TCA)，具有三個比較通道，用于PWM和波形生成
  • 多達四個16位定時器/計數(shù)器（B型）(TCB)，具有輸入捕獲功能，用于捕獲和信號測量
  • 一個12位定時器/計數(shù)器（D型）(TCD)，優(yōu)化用于電源控制
  • 一個16位實時計數(shù)器 (RTC)，從外部晶體或內(nèi)部RC振蕩器運行
  • 多達三個USART
    • RS-485、LIN客戶端、主機SPI和IrDA工作模式
    • 分數(shù)波特率發(fā)生器、自動波特率和幀起始檢測
  • 兩個SPI，具有主機/客戶端工作模式
  • 兩個I^2^C，主機/客戶端可同時運行（雙模式），具有雙地址匹配
  • 一個可配置自定義邏輯 (CCL)，具有多達六個可編程查找表 (LUT)
  • 兩個10位170ksps模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，具有獨立的電壓基準源
  • 一個10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)
  • 三個模擬比較器 (AC)
  • 多達兩個零交叉檢測器 (ZCD)
  • 內(nèi)部1.024V、2.048V、4.096V和2.500V電壓基準以及外部基準選項
• 系統(tǒng)完整性功能
  • 錯誤控制器 (ERRCTRL)
    • 用于故障檢測的中央接口
    • 根據(jù)可編程嚴重程度對硬件進行故障處理
    • 可選心跳輸出
    • 發(fā)生故障時，所有I/O引腳均可選三態(tài)
  • 數(shù)據(jù)總線上奇偶校驗
  • 雙看門狗
    • 同步看門狗定時器 (SWDT)
    • 帶窗口模式的看門狗定時器 (WDT) 和帶時鐘故障檢測功能的獨立片上振蕩器
  • 帶中斷功能的電壓電平監(jiān)控器 (VLM)
  • PDID
• 溫度范圍
  • 工業(yè)溫度范圍：-40°C至+85°C
  • 擴展溫度：-40°C至+125°C

概述

框圖

AVR32SD20/28/32微控制器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)品概述

Microchip Technology的AVR32SD20/28/32是基于AVR架構(gòu)的8位微控制器系列，專為功能安全應(yīng)用設(shè)計，符合ISO 26262和IEC 61508安全標準。該系列采用雙核鎖步(DCLS)配置的AVR CPU，運行頻率高達20MHz，提供32KB Flash、4KB SRAM和256B EEPROM存儲空間。

?主要特性?：

• 雙核鎖步CPU配置，帶冗余比較器
• 所有存儲器(Flash/SRAM/EEPROM)支持SECDED ECC保護
• 數(shù)據(jù)總線奇偶校驗和冗余控制信號
• 時鐘故障檢測(CFD)和頻率監(jiān)測(CFM)
• 雙看門狗定時器(WDT和SWDT)
• 支持-40°C至+125°C工業(yè)溫度范圍

二、功能安全架構(gòu)

AVR32SD系列集成了多項核心獨立安全(CIS)功能，適用于ASIL C/SIL 2安全等級應(yīng)用：

1. ? 錯誤控制器(ERRCTRL) ?：集中管理硬件錯誤報告，可根據(jù)配置的嚴重級別自動將設(shè)備置于安全狀態(tài)。
2. ?雙核鎖步機制?：兩個相同CPU并行執(zhí)行程序，通過比較器持續(xù)比較內(nèi)部狀態(tài)，任何不匹配都會觸發(fā)機器檢查復(fù)位。
3. ?存儲器保護?：
   • SEC-DED ECC保護Flash、EEPROM和SRAM
   • 閃存CRC掃描(CRCSCAN)驗證Boot區(qū)完整性
   • 數(shù)據(jù)總線奇偶校驗
4. ?系統(tǒng)監(jiān)控?：
   • 電壓調(diào)節(jié)器監(jiān)控(VMON)
   • 同步和異步看門狗
   • 堆棧指針限制檢查

三、存儲系統(tǒng)

3.1 內(nèi)存組織

?Flash存儲器?：

• 32KB容量，512B頁大小
• 分為Boot區(qū)、應(yīng)用代碼區(qū)和應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)
• 支持在線系統(tǒng)編程(ISP)和自編程

?EEPROM?：

• 256B容量，支持單字節(jié)擦寫
• 可選芯片擦除保留(通過EESAVE熔絲)

?特殊存儲區(qū)?：

• 用戶行(USERROW)：512B，芯片擦除后保留
• Boot行(BOOTROW)：256B，僅Boot區(qū)可訪問
• 簽名行(SIGROW)：包含設(shè)備ID和校準數(shù)據(jù)

3.2 ECC保護機制

所有存儲器采用單錯校正雙錯檢測(SECDED)ECC：

• 檢測并糾正單比特錯誤
• 檢測但不糾正多比特錯誤
• 地址信息包含在ECC校驗中，防止地址錯誤
• 提供冗余ECC檢查邏輯

四、安全特性

1. ? 編程調(diào)試接口禁用(PDID) ?：
   • 激活后禁止通過UPDI接口修改Flash
   • 僅能通過Boot區(qū)代碼更新應(yīng)用區(qū)
   • 提供雙層安全保護
2. ?鎖定機制?：
   • 可禁止通過UPDI讀取存儲器內(nèi)容
   • 芯片擦除是唯一解鎖方式
   • Boot區(qū)可設(shè)置讀保護(BOOTRP)
3. ?安全啟動?：
   • 可選Boot區(qū)CRC校驗
   • 支持CRC-16-CCITT或CRC-32算法
   • 校驗失敗阻止代碼執(zhí)行

五、外設(shè)資源

AVR32SD系列提供豐富的外設(shè)接口：

?定時器?：

• 1個16位TCA(3路PWM)
• 最多4個16位TCB(輸入捕獲)
• 1個12位TCD(優(yōu)化電源控制)
• 1個16位RTC(實時計數(shù)器)

?通信接口?：

• 最多3個USART(支持LIN/SPI/IrDA)
• 2個SPI接口
• 2個I2C接口(支持主從模式)

?模擬外設(shè)?：

• 2個10位ADC(170ksps)
• 1個10位DAC
• 3個模擬比較器
• 內(nèi)部電壓基準(1.024V/2.048V/4.096V/2.500V)

?其他?：

• 可配置定制邏輯(CCL)
• 多電壓I/O(MVIO)
• 零交叉檢測器(ZCD)

六、硬件設(shè)計指南

1. ?電源設(shè)計?：
   • 每個電源引腳需布置100nF去耦電容
   • 建議添加1-10nF高頻去耦電容
   • 快速VDD瞬變時推薦增加1μF電容
2. ?復(fù)位電路?：
   • RESET引腳內(nèi)置上拉電阻
   • 可選330Ω串聯(lián)電阻保護濾波電容
3. ?時鐘設(shè)計?：
   • 外部32.768kHz晶體需靠近MCU放置
   • 高頻晶體電路周圍布置接地銅區(qū)
   • 必要時添加串聯(lián)電阻防止過驅(qū)動
4. ?UPDI接口?：
   • 推薦使用100mil 4pin連接器(v2方案)
   • 靠近接口布置去耦電容

七、應(yīng)用場景

AVR32SD系列特別適用于以下領(lǐng)域：

• 汽車電子(符合ISO 26262)
• 工業(yè)控制系統(tǒng)
• 功能安全關(guān)鍵設(shè)備
• 需要高可靠性嵌入式系統(tǒng)