EFM32G280微控制器：低功耗高性能的理想之選

在當(dāng)今電子設(shè)備追求低功耗與高性能的時(shí)代，EFM32G280微控制器憑借其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和卓越的性能脫穎而出。作為一名電子工程師，今天就和大家深入探討一下這款號(hào)稱“世界上最節(jié)能的微控制器”。

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一、產(chǎn)品概述

EFM32G280系列微控制器基于ARM Cortex - M3 CPU平臺(tái)，具備高性能32位處理器，最高運(yùn)行頻率可達(dá)32 MHz。它擁有豐富的外設(shè)和靈活的能源管理系統(tǒng)，適用于各種電池供電應(yīng)用以及對(duì)高性能和低能耗有要求的系統(tǒng)。

1.1 產(chǎn)品型號(hào)與配置

二、系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 ARM Cortex - M3核心

ARM Cortex - M3核心包含一個(gè)32位RISC處理器，每MHz可達(dá)1.25 Dhrystone MIPS。還集成了支持最多8個(gè)內(nèi)存段的內(nèi)存保護(hù)單元（MPU）和喚醒中斷控制器（WIC），能夠有效處理CPU休眠時(shí)觸發(fā)的中斷。

2.2 調(diào)試接口（DBG）

該設(shè)備通過(guò)2引腳串行線調(diào)試接口提供硬件調(diào)試支持，還有一個(gè)1線串行線查看器引腳，可用于輸出性能分析信息、數(shù)據(jù)跟蹤和軟件生成的消息。

2.3 內(nèi)存系統(tǒng)控制器（MSC）

內(nèi)存系統(tǒng)控制器負(fù)責(zé)管理EFM32G微控制器的程序內(nèi)存。閃存可從Cortex - M3和DMA進(jìn)行讀寫操作，分為主塊和信息塊。主塊用于存儲(chǔ)程序代碼，信息塊可用于存儲(chǔ)特殊用戶數(shù)據(jù)和閃存鎖定位，還有一個(gè)只讀頁(yè)面包含系統(tǒng)和設(shè)備校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

2.4 直接內(nèi)存訪問(wèn)控制器（DMA）

DMA控制器可獨(dú)立于CPU執(zhí)行內(nèi)存操作，減少了CPU的能耗和工作量，使系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)能保持低能耗模式。

2.5 復(fù)位管理單元（RMU）

RMU負(fù)責(zé)處理EFM32G的復(fù)位功能。

2.6 能源管理單元（EMU）

EMU管理EFM32G微控制器的所有低能耗模式，可控制CPU和各種外設(shè)的可用性，還能關(guān)閉未使用的SRAM塊的電源。

2.7 時(shí)鐘管理單元（CMU）

CMU負(fù)責(zé)控制EFM32G板載的振蕩器和時(shí)鐘，可單獨(dú)開(kāi)啟或關(guān)閉所有外設(shè)模塊的時(shí)鐘，靈活配置可用的振蕩器，有助于軟件在特定應(yīng)用中最小化能耗。

2.8 看門狗（WDOG）

看門狗定時(shí)器用于在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)生成復(fù)位信號(hào)，提高應(yīng)用的可靠性。故障可能由外部事件（如ESD脈沖）或軟件故障引起。

2.9 外設(shè)反射系統(tǒng)（PRS）

PRS是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，允許不同的外設(shè)模塊直接相互通信，無(wú)需CPU干預(yù)。發(fā)送反射信號(hào)的外設(shè)模塊稱為生產(chǎn)者，PRS將這些信號(hào)路由到消費(fèi)者外設(shè)，消費(fèi)者外設(shè)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)操作。

2.10 外部總線接口（EBI）

EBI提供對(duì)外部并行接口設(shè)備（如SRAM、FLASH、ADC和LCD）的訪問(wèn)，該接口映射到Cortex - M3的地址總線，方便軟件無(wú)縫訪問(wèn)，數(shù)據(jù)和地址線采用復(fù)用方式以減少引腳數(shù)量，時(shí)序可根據(jù)外部設(shè)備的規(guī)格進(jìn)行調(diào)整。

2.11 集成電路接口（I2C）

I2C模塊提供MCU與串行I2C總線之間的接口，可作為主設(shè)備或從設(shè)備，支持多主總線，支持標(biāo)準(zhǔn)模式、快速模式和快速模式+速度，傳輸速率從10 kbit/s到1 Mbit/s。還提供從設(shè)備仲裁和超時(shí)功能，支持SMBus兼容系統(tǒng)。

2.12 通用同步/異步收發(fā)器（USART）

USART是一個(gè)非常靈活的串行I/O模塊，支持全雙工異步UART通信、RS - 485、SPI、MicroWire和3線通信，還可與ISO7816智能卡和IrDA設(shè)備接口。

2.13 預(yù)編程UART引導(dǎo)加載程序

設(shè)備在出廠時(shí)預(yù)編程了UART引導(dǎo)加載程序，支持自動(dòng)波特率和破壞性寫入功能。

2.14 通用異步收發(fā)器（UART）

UART支持全雙工和半雙工異步UART通信。

2.15 低能耗通用異步收發(fā)器（LEUART）

LEUART是一種獨(dú)特的UART，可在嚴(yán)格的功率預(yù)算下實(shí)現(xiàn)雙向UART通信，僅需32.768 kHz時(shí)鐘即可實(shí)現(xiàn)高達(dá)9600波特/秒的通信速率，硬件支持使異步串行通信所需的軟件干預(yù)和能耗最小化。

2.16 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（TIMER）

16位通用定時(shí)器有3個(gè)比較/捕獲通道，用于輸入捕獲和比較/PWM輸出。TIMER0還包含一個(gè)死區(qū)時(shí)間插入模塊，適用于電機(jī)控制應(yīng)用。

2.17 實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器（RTC）

RTC包含一個(gè)24位計(jì)數(shù)器，可由32.768 kHz晶體振蕩器或32.768 kHz RC振蕩器提供時(shí)鐘。除了EM0和EM1模式外，RTC在EM2模式下也可用，非常適合計(jì)時(shí)。

2.18 低能耗定時(shí)器（LETIMER）

LETIMER是一個(gè)16位定時(shí)器，在EM1、EM0和EM2模式下均可使用，可在設(shè)備大部分功能關(guān)閉時(shí)進(jìn)行計(jì)時(shí)和輸出波形，功耗極低。

2.19 脈沖計(jì)數(shù)器（PCNT）

PCNT可用于對(duì)單個(gè)輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)或解碼正交編碼輸入，可由內(nèi)部LFACLK或PCNTn_S0IN引腳作為外部時(shí)鐘源，可在EM0 - EM3模式下工作。

2.20 模擬比較器（ACMP）

ACMP用于比較兩個(gè)模擬輸入的電壓，數(shù)字輸出指示哪個(gè)輸入電壓更高。輸入可以是可選的內(nèi)部參考電壓或外部引腳電壓，可通過(guò)改變比較器的電流供應(yīng)來(lái)配置響應(yīng)時(shí)間和電流消耗。

2.21 電壓比較器（VCMP）

VCMP用于通過(guò)軟件監(jiān)控電源電壓，當(dāng)電源電壓低于或高于可編程閾值時(shí)可生成中斷，同樣可通過(guò)改變比較器的電流供應(yīng)來(lái)配置響應(yīng)時(shí)間和電流消耗。

2.22 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）

ADC采用逐次逼近寄存器（SAR）架構(gòu)，分辨率高達(dá)12位，采樣率可達(dá)每秒100萬(wàn)次。集成的輸入多路復(fù)用器可從8個(gè)外部引腳和6個(gè)內(nèi)部信號(hào)中選擇輸入。

2.23 數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）

DAC可將數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬輸出電壓，具有12位分辨率，全差分軌到軌輸出，有兩個(gè)單端輸出緩沖器，可組合成一個(gè)差分輸出，可用于傳感器接口或聲音輸出等多種應(yīng)用。

2.24 高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)加速器（AES）

AES加速器可使用128位或256位密鑰進(jìn)行AES加密和解密。使用128位密鑰加密或解密一個(gè)128位數(shù)據(jù)塊需要52個(gè)HFCORECLK周期，使用256位密鑰需要75個(gè)HFCORECLK周期。

2.25 通用輸入/輸出（GPIO）

EFM32G280有86個(gè)通用輸入/輸出（GPIO）引腳，可分為多個(gè)端口，每個(gè)端口最多16個(gè)引腳。這些引腳可單獨(dú)配置為輸出或輸入，還可進(jìn)行更高級(jí)的配置，如開(kāi)漏、濾波和驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度等。GPIO引腳還可被外設(shè)引腳連接覆蓋，支持最多16個(gè)異步外部引腳中斷，輸入值可通過(guò)外設(shè)反射系統(tǒng)路由到其他外設(shè)。

三、電氣特性

3.1 測(cè)試條件

典型數(shù)據(jù)基于 (T{AMB}=25^{circ} C) 和 (V{DD}=3.0 ~V) ，通過(guò)仿真和/或技術(shù)表征獲得。最小和最大值代表環(huán)境溫度、電源電壓和頻率的最壞情況。

3.2 絕對(duì)最大額定值

3.3 一般工作條件

3.4 電流消耗

3.5 能耗模式轉(zhuǎn)換

3.6 電源管理

EFM32G要求AVDD_x、VDD_DREG和IOVDD_x引腳在PCB級(jí)別連接在一起（可選濾波）。具體的原理圖建議可參考應(yīng)用筆記“AN0002 EFM32硬件設(shè)計(jì)考慮因素”。

3.7 閃存