32位MCU应用版图持续扩张 Cortex-M0+内核挑战能耗最优化

32位MCU应用版图持续扩张 Cortex-M0+内核挑战能耗最优化

如业界预期，32位MCU市场的快速扩张气势如虹。在这个物联网(IoT)时代中，用于楼宇自动化、消费电子产品、智能计量，以及便携式医疗产品推动了连接设备对高效节能和无线连接技术的强劲需求。业内专家预测，物联网连接设备的数量到2015年将突破150亿个节点，到2020年将达到500亿个节点。与此同时产品对能耗、成本、安全等方面变得更为敏感，使得32位Cortex-M0+ MCU备受重视，厂商们不断挑战成本、功耗极限，扩展其在市场中的用武之地。

众厂商如果都采用Cortex-M0+的统一架构，那么如何实现产品的差异性，表现出在功耗成本方面的实力呢？Silicon Labs市场经理彭志昌在接受记者采访时表示，同一架构下要做到功耗成本领先一步，有三个主要因素：一是具有一套成熟的能耗管理系统，二是低功率、丰富且高水准的外设集成，三是易于使用、功能强大的软件开发工具。Silicon Labs近日推出基于ARM? Cortex?-M0+处理器的业界最节能32位MCU，EFM32 Zero Gecko MCU最高频率达到24 MHz，Flash存储大小为4 - 32kB，具有业界最成熟的能耗管理系统，使其在能耗方面能领先业界。

成熟的能耗管理系统

据介绍此系统包括五种能耗模式，这使得应用能够保持在最佳能耗模式，而花费尽可能短的时间在耗能较多的工作模式。在深度睡眠模式，Zero Gecko MCU有业界领先的0.9μA待机电流消耗，并且在这时能够同时保持32.768kHz RTC、RAM/CPU状态维持、掉电检测和上电复位电路有效。以24MHz从Flash上执行实际代码（质数搜索算法），工作模式功耗缩减到110μA/MHz。在掉电模式时，电流消耗更是小于20nA。此外，EFM32 MCU具有2μs待机模式唤醒时间，进一步减少了功耗。下图是Zero Gecko MCU在工作模式和休眠模式下的优化措施。

高水准的集成外设

像所有的EFM32 Gecko产品一样，Zero Gecko MCU也包含最佳的节能特性，称为外设反应系统（PRS），显著的增强了系统级能效。这也是其在功耗成本方面更胜一筹的因素之一，据彭志昌介绍，PRS监视复杂的系统级事件并且允许不同的MCU外设之间直接自主的进行通信，无需CPU参与。凭借PRS，EFM32 MCU能够在唤醒CPU之前监视一系列特定事件的发生，从而保持Cortex-M0+处理器内核尽可能长的处于节能的待机模式，减少整体系统功耗。

EFM32 Zero Gecko MCU具有许多与Silicon Labs受欢迎的Tiny Gecko、Giant Gecko、Wonder Gecko相同的低功耗精确模拟外设。这些低功耗外设包括模拟比较器、电源电压比较器、片上温度传感器以及在1MHz采样率下仅350μA电流消耗的12位模数转换器（ADC）。

EFM32 Zero Gecko器件是市面上唯一集成可编程电流数模转换器（IDAC）的Cotex-M0+MCU。这个片上精确模拟IDAC能够从0.05-64μA范围产生偏置电流，而仅有10nA消耗。IDAC能够为搭配的IC和其他外部电路（包括放大器/传感器/惠斯通电桥和电阻器梯形电路）提供精确偏置与/或控制能力，从而可以为许多成本敏感型应用省去高成本的片外功率放大器件。

在物联网的应用中，安全可靠性无疑是衡量产品性能表现的重要因素，Zero Gecko器件也是唯一包含128位高级加密标准（AES）硬件模块的Cortex-M0+ MCU。有了内建的硬件AES加密引擎的支持，Zero Gecko MCU能够成为物联网中可连接设备上RF发射器和收发器的理想搭配器件。

功能强大且易用的开发工具

为了缩短产品上市时间和降低开发成本，EFM32Zero Gecko系列产品支持免费的Simplicity Studio软件开发套件，此完整的图形用户界面开发环境支持所有主流的计算平台，包括Microsoft^?Windows^?、Linux和Mac/OS X。搭配Zero Gecko入门级套件，免费的Simplicity Studio为开发人员提供了可以一键访问所有信息、文档、energyAware工具、软件和源代码库的集成环境，可以快速开发低能耗的应用。

Simplicity Studio的核心特性包括energyAware Profiler，这是用于开发低功耗嵌入式系统的功能强大且易用的Debug工具；以及energyAware Designer，此为简化调试I/O引脚冲突上的工具，以往这类任务比较耗时。使用这些energyAware工具，开发人员可以快速准确的设定I/O引脚并产生代码。Simplicity Studio也包括一个围绕ARM标准CMSIS抽象层构建的energyAware软件库，并且由领先的工具链所支持。这些第三方工具包括IAR公司的Embedded Workbench、Keil的MDK-ARM和Rowley Associates公司的CrossWorks。

物联网市场需要低功耗的基于Cortex-M0+的MCU，并且要能同时节省能耗和系统成本。我们的新型EFM32 Zero Gecko MCU具有非常有竞争力的价格，使得开发人员能够创建优于其他Cortex-M0/0+ MCU四倍以上能效的嵌入式系统。彭志昌表示，EFM32 Zero Gecko系列产品与Silicon Labs接近250种的各类EFM32 Gecko MCU产品引脚和软件兼容。这种兼容性为开发人员提供了具有成本效益的低能耗设计起点，可以易于升级到高性能Gecko器件，包括新型的基于ARM Cortex-M4内核的Wonder Gecko产品，它具有完整的DSP指令集和专用浮点处理单元。