EFM8SB2：低功耗8位MCU的卓越之選

在當(dāng)今的電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，低功耗、高性能的微控制器（MCU）是眾多工程師的追求。EFM8SB2作為Sleepy Bee家族的一員，正是這樣一款備受矚目的8位MCU，下面我們就來詳細(xì)了解一下它。

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一、產(chǎn)品概述

EFM8SB2是世界上最節(jié)能的8位微控制器之一，它將創(chuàng)新的低能耗技術(shù)和短喚醒時(shí)間結(jié)合在小封裝中，提供了最低的功耗，非常適合任何電池供電的應(yīng)用。同時(shí)，它擁有高效的8051內(nèi)核、6位電流基準(zhǔn)和精密模擬功能，也適用于嵌入式應(yīng)用。其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涵蓋手持設(shè)備、工業(yè)控制、電池供電的消費(fèi)電子產(chǎn)品以及傳感器接口等。

二、節(jié)能特性

1. 超低睡眠電流：在有電源欠壓檢測(cè)的情況下，最低MCU睡眠電流可達(dá)50nA；使用內(nèi)部RTC運(yùn)行和電源欠壓檢測(cè)時(shí)，睡眠電流小于300nA。
2. 低活動(dòng)電流：在24.5MHz時(shí)鐘速率下，具有這些特性的最低MCU活動(dòng)電流為170μA / MHz。
3. 超快速喚醒：數(shù)字和模擬外設(shè)的喚醒時(shí)間小于2μs。
4. 集成LDO穩(wěn)壓器：可在所有電壓下保持超低活動(dòng)電流。

三、特性列表

3.1 核心

• 流水線CIP - 51內(nèi)核：與標(biāo)準(zhǔn)8051指令集完全兼容，70%的指令在1 - 2個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行，最高工作頻率可達(dá)25MHz。

3.2 內(nèi)存

• 閃存：高達(dá)64kB的閃存，可通過固件進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)重新編程。
• RAM：高達(dá)4352字節(jié)的RAM，包括256字節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)8051 RAM和4096字節(jié)的片上XRAM。

3.3 電源

• 內(nèi)部LDO穩(wěn)壓器：為CPU核心電壓供電。
• 上電復(fù)位電路和欠壓檢測(cè)器：保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 I/O

• 多功能I/O引腳：最多24個(gè)多功能I/O引腳，支持?jǐn)?shù)字和模擬功能。
• 靈活的外設(shè)交叉開關(guān)：用于外設(shè)路由。
• 驅(qū)動(dòng)能力：5mA源電流，12.5mA灌電流，可直接驅(qū)動(dòng)LED。

3.5 時(shí)鐘源

• 內(nèi)部振蕩器：包括20MHz低功耗振蕩器（精度±10%）和24.5MHz精密振蕩器（精度±2%）。
• 外部時(shí)鐘選項(xiàng)：外部RTC 32kHz晶體、外部晶體、RC、C和CMOS時(shí)鐘選項(xiàng)。
• 時(shí)鐘分頻器：有八種設(shè)置，可靈活縮放時(shí)鐘。

3.6 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和PWM

• 實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）：32位實(shí)時(shí)時(shí)鐘，超低功耗，支持外部32kHz晶體或內(nèi)部自振蕩模式。
• 可編程計(jì)數(shù)器陣列（PCA）：6通道，支持PWM、捕獲/比較和頻率輸出模式，帶有看門狗定時(shí)器功能。
• 通用定時(shí)器：4個(gè)16位通用定時(shí)器。

3.7 通信和數(shù)字外設(shè)

• UART：異步、全雙工串行端口。
• SPI：2個(gè)SPI主/從接口。
• SMBus/I2C：主/從接口，支持多主模式。
• 外部?jī)?nèi)存接口（EMIF）：支持多路復(fù)用內(nèi)存訪問。
• CRC單元：16位/32位CRC單元，支持閃存的自動(dòng)CRC。

3.8 模擬

• 可編程電流基準(zhǔn)（IREF0）：提供低功耗和高電流兩種模式。
• 10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC0）：具有多種功能，如多通道輸入、低功耗模式等。
• 低電流模擬比較器：2個(gè)低電流模擬比較器。

3.9 片上調(diào)試

• 非侵入式調(diào)試：支持全內(nèi)存和寄存器檢查、四個(gè)硬件斷點(diǎn)、單步執(zhí)行。
• 預(yù)加載UART引導(dǎo)加載程序：方便固件升級(jí)。

3.10 其他特性

• 溫度范圍：-40至85 oC。
• 電源電壓：1.8至3.6 V。
• 封裝形式：QFP32、QFN32和QFN24封裝，且所有封裝選項(xiàng)均為無鉛和符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。

四、訂購(gòu)信息

EFM8SB2家族的成員具有一些共同的特性，如CIP - 51核心、內(nèi)部振蕩器、通信接口等。同時(shí)，每個(gè)部件號(hào)還有一些特定的特性，可通過產(chǎn)品選擇指南查看。產(chǎn)品選擇指南中列出了不同部件號(hào)的閃存大小、RAM大小、ADC通道數(shù)、溫度范圍、封裝等信息，方便工程師根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。

五、系統(tǒng)概述

5.1 電源

內(nèi)部電路從VDD電源引腳獲取電源，外部I/O引腳由VIO電源電壓供電（無單獨(dú)VIO連接的設(shè)備使用VDD），大部分內(nèi)部電路由片上LDO穩(wěn)壓器供電。可根據(jù)需要啟用/禁用各個(gè)外設(shè)來控制設(shè)備電源，模擬外設(shè)不使用時(shí)可置于低功耗模式，數(shù)字外設(shè)不使用時(shí)可關(guān)閉時(shí)鐘以降低功耗。

5.2 I/O

設(shè)備的多功能I/O引腳提供數(shù)字和模擬資源。端口引腳P0.0 - P2.6可定義為通用I/O、分配給內(nèi)部數(shù)字資源或模擬功能，P2.7可作為GPIO，同時(shí)C2接口數(shù)據(jù)信號(hào)（C2D）與P2.7共享。

5.3 時(shí)鐘

CPU核心和外設(shè)子系統(tǒng)可由內(nèi)部和外部振蕩器資源提供時(shí)鐘。默認(rèn)情況下，系統(tǒng)時(shí)鐘由20MHz低功耗振蕩器除以8得到。

5.4 計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和PWM

• RTC：超低功耗，32位獨(dú)立計(jì)時(shí)，具有報(bào)警功能。
• PCA：提供多個(gè)通道的增強(qiáng)定時(shí)器和PWM功能，減少CPU干預(yù)。
• 定時(shí)器：包括與標(biāo)準(zhǔn)8051兼容的16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和16位自動(dòng)重載定時(shí)器。
• 看門狗定時(shí)器：集成在PCA0外設(shè)中，可防止系統(tǒng)因軟件或硬件故障而出現(xiàn)異常。

5.5 通信和其他數(shù)字外設(shè)

• UART：支持異步傳輸和接收，具有多種波特率。
• SPI：支持3線或4線模式，可作為主或從設(shè)備。
• SMBus/I2C：符合系統(tǒng)管理總線規(guī)范，支持多主模式。
• EMIF：可訪問片外存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器映射設(shè)備。
• CRC：支持16位和32位CRC計(jì)算。

5.6 模擬

• IREF0：可編程電流基準(zhǔn)，提供兩種輸出電流設(shè)置。
• ADC0：10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有多種功能和模式。
• 比較器：用于比較兩個(gè)模擬輸入的電壓。

5.7 復(fù)位源

復(fù)位電路可使控制器進(jìn)入預(yù)定義的默認(rèn)狀態(tài)，復(fù)位源包括上電復(fù)位、外部復(fù)位引腳、比較器復(fù)位、軟件觸發(fā)復(fù)位、電源監(jiān)控復(fù)位、看門狗定時(shí)器復(fù)位、時(shí)鐘丟失檢測(cè)器復(fù)位、閃存錯(cuò)誤復(fù)位以及RTC0報(bào)警或振蕩器故障等。

5.8 調(diào)試

EFM8SB2設(shè)備包括片上Silicon Labs 2 - 線（C2）調(diào)試接口，可進(jìn)行閃存編程和系統(tǒng)內(nèi)調(diào)試。

5.9 引導(dǎo)加載程序

所有設(shè)備都預(yù)編程有UART引導(dǎo)加載程序，可根據(jù)需要擦除。

六、電氣規(guī)格

6.1 電氣特性

包括推薦的工作條件，如電源電壓、RAM數(shù)據(jù)保留電壓、系統(tǒng)時(shí)鐘頻率、環(huán)境溫度等。

6.2 功耗

詳細(xì)列出了不同模式下的電源電流，如正常模式、空閑模式、暫停模式和睡眠模式等，以及不同條件下的功耗情況。

6.3 復(fù)位和電源監(jiān)控

包括VDD電源監(jiān)控閾值、電源監(jiān)控開啟時(shí)間、上電復(fù)位監(jiān)控閾值、復(fù)位延遲等參數(shù)。

6.4 閃存

包括寫入時(shí)間、擦除時(shí)間和耐久性等參數(shù)。

6.5 電源管理時(shí)序

如空閑模式、暫停模式和睡眠模式的喚醒時(shí)間。

6.6 振蕩器

包括內(nèi)部振蕩器和晶體振蕩器的頻率范圍。

6.7 ADC

列出了ADC的相關(guān)參數(shù)。

EFM8SB2以其豐富的特性、低功耗和高性能，為電子工程師在設(shè)計(jì)各種電池供電和嵌入式應(yīng)用時(shí)提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過類似低功耗MCU的使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。