NXP: LPC5411x — малопотребляющие 32-битные микроконтроллеры на основе ядра ARM® Cortex®-M4

Компания NXP представляет семейство микроконтроллеров LPC5411x, выполненных на базе ядра ARM® Cortex®-M4F с опциональным встроенным сопроцессором с ядром Cortex®-M0+. Устройства поддерживают гибкие режимы энергопотребления и работы периферийных узлов, обеспечивая минимальный ток потребления в активном режиме вплоть до 80 мкА/МГц.

Новые микроконтроллеры отличаются увеличенным объемом внутренней RAM-памяти до 192 КБайт, снабжены цифровым двухканальным микрофонным интерфейсом (DMIC) и полноскоростным USB-интерфейсом, работающим без внешнего источника тактового сигнала. Подсистема DMIC обеспечивает наивысшую в отрасли энергоэффективность распознавания голоса и срабатывания по голосу при токе потребления не более 50 мкА. Семейство LPC5411x поддерживается обширным набором инструментальных средств разработки — от библиотеки системных драйверов и примеров прикладных программ LPCOpen до интегрированных сред разработки приложений (IDE), таких как IAR, Keil и LPCXpresso.

Целевой областью применения микроконтроллеров являются устройства Интернета вещей (IoT). Наличие подсистемы управления голосом DMIC и набора гибких интерфейсов FlexComm, допускающих подключение до 8 периферийных устройств, позволяет создать оконечный узел обслуживания указанного количества периферийных модулей, управляемых голосом и подключаемых через интерфейсы UART/SPI/I²C/I²S. Микроконтроллеры LPC5411x содержат независимо работающий тактовый генератор, рабочая частота которого устанавливается из ряда значений — 12 МГц, 48 МГц или 96 МГц. Нестабильность этого генератора не превышает ±1% во всем диапазоне напряжений питания и рабочих температур.

Отличительные особенности:

• 2-ядерная архитектура: процессор ARM Cortex-M4 + процессор ARM Cortex-M0+, каждый с рабочей частотой до 100 МГц
• Процессор ARM Cortex-M4
  • Рабочая частота до 100 МГц
  • Блок вычислений с плавающей точкой (FPU) и блок защиты памяти (MPU)
  • Контроллер вложенных векторизованных прерываний (NVIC)
  • Вход немаскируемых прерываний с функцией выбора источника
  • Последовательный отладочный интерфейс (SWD), шесть точек прерываний инструкций, два буквенных компаратора и четыре контрольные точки. Последовательный выход для расширенных функций отладки
  • Системный таймер
• Процессор ARM Cortex-M0+
  • Рабочая частота до 100 МГц (та же, что у ядра Cortex-M4), однотактный умножитель, однотактный порт ввода/вывода
  • Контроллер вложенных векторизованных прерываний (NVIC)
  • Вход немаскируемых прерываний с функцией выбора источника
  • Последовательный отладочный интерфейс (SWD), четыре точки прерываний инструкций и две контрольные точки
  • Системный таймер
• Внутренняя память
  • До 256 КБайт FLASH-памяти с ускорителем и 256-байтной постраничной записью/чтением
  • До 192 КБайт SRAM-памяти, включая 32 КБайт для шин данных/инструкций
• Последовательные интерфейсы
  • Модуль Flexcomm, включающий восемь последовательных интерфейсов. Каждый может быть программно задан в качестве USART, SPI или I²C интерфейса. Два канала Flexcomm также поддерживают интерфейс I²S. Каждый канал Flexcomm оснащен FIFO-буфером, независимой схемой тактирования и дробным генератором частоты передачи данных
  • I²C интерфейс с поддержкой режимов Fast Mode и Fast Mode Plus с пропускной способностью до 1 Мбит/с, функцией распознавания множества адресов и мониторинга. Два канала I²C также поддерживают высокоскоростной режим передачи данных с пропускной способностью 3.4 Мбит/с в режиме ведомого устройства.
  • Контроллер полноскоростного USB-интерфейса, работающий без внешнего источника тактового сигнала
• Цифровая периферия
  • 20-канальный контроллер прямого доступа к памяти (DMA) с 20-ю программируемыми триггерами, обеспечивающий доступ ко всей области памяти и периферийным модулям, поддерживающим режим DMA
  • До 48 линий ввода/вывода общего назначения (GPIO), большинство из которых имеют конфигурируемые подтягивающие/стягивающие резисторы, программируемый режим с открытым стоком и инвертирующий вход
  • Регистры портов ввода/вывода размещены на шине AHB (Advanced High-performance Bus) для максимально быстрого доступа
  • До восьми линий ввода/вывода общего назначения могут быть заданы в качестве линий прерывания (PINT), срабатывающих по восходящему, спадающему или обоим фронтам импульса входного сигнала
  • Две группы линий прерываний (GINT) позволяют формировать прерывания на основе комбинаций логических (И/ИЛИ) состояний входов
  • Блок контроля циклическим избыточным кодом (CRC)
• Аналоговая периферия
  • 12-битное, 12-канальное АЦП с быстродействием до 5 MSPS (млн. выборок в секунду). АЦП поддерживает две независимые последовательности преобразования
  • Встроенный датчик температуры соединенный с АЦП
• Цифровая подсистема микрофона (DMIC), включающая 2-канальную схему импульсно-частотной модуляции (Pulse-Density Modulation — PDM), гибкий в использовании блок децимации, буфер FIFO, аппаратная активация голосом, потоковый выход обработанных данных посредством интерфейса I2S
• Таймеры
  • Пять 32-битных таймеров/счетчиков общего назначения, четыре их которых поддерживают по четыре входа захвата и выхода сравнения, функции ШИМ и вход счета внешних событий. Специализированные события таймеров можно задавать для формирования запросов DMA-контроллера. Пятый таймер не имеет внешнего соединения и может использоваться только для внутренних операций.
  • Один таймер/ШИМ с конфигурируемым состоянием (State Configurable Timer — SCTimer) с 8-ю входами и 8-ю выходами, 10 регистров захвата/сравнения, 10 событий, 10 состояний. Входы и выходы таймера/ШИМ могут быть соединены с внешними линиями или внутренне соединены с выбранными периферийными модулями.
  • 32-битные часы реального времени (RTC) с разрешением 1 сек., работающие от домена питания с режимом «постоянно включен». Таймер в часах реального времени может использоваться для вывода системы из всех режимов пониженного энергопотребления, включая режим deep power-down, с разрешением 1 мс
  • Многоканальный, многоскоростной 24-битный таймер (MRT) для генерации сигналов повторяющихся прерываний с 4-мя независимыми программируемыми временными интервалами
  • Интервальный сторожевой таймер (Windowed WDT)
• Подсистема тактирования и синхронизации
  • Встроенный свободно-работающий тактовый генератор (FRO) с опорной частотой 12 МГц. Генератор поддерживает выход с выбираемой пользователем частотой 48 МГц или 96 МГц и выход с частотой 12 МГц (формируемой понижающим делением выбранного пользователем высокочастотного выхода), который может использоваться в качестве источника системного тактового сигнала
  • Вход внешнего источника тактового сигнала (CLKIN) с частотой до 25 МГц
  • Встроенный тактовый генератор для сторожевого WWDT-таймера с диапазоном частот от 200 кГц до 1.5 МГц
  • Встроенный малопотребляющий тактовый генератор для часов реального времени
  • Системная схема ФАПЧ (PLL), обеспечивающая работу ЦПУ с максимальной частотой без использования внешнего высокочастотного источника тактового сигнала. Может работать от внутреннего FRO-генератора, входа внешнего тактового сигнала (CLKIN) или от внутреннего RTC-генератора
  • Выход тактового сигнала с делителем частоты
  • Схема измерения частоты для всех внутренних и внешних источников тактового сигнала
• Подсистема питания
  • Программируемый блок управления питанием (PMU) для минимизации мощности потребления и согласования режимов энергопотребления при различных уровнях производительности
  • Режимы пониженного энергопотребления: режим сна, режим глубокого сна и режим глубоко пониженного энергопотребления
  • Функция выхода из режима глубокого сна по событию на шинах USART, SPI и I²C
  • Схема сброса по включению питания (POR)
  • Схема определения недопустимого падения напряжения питания (BOD) с независимыми пороговыми уровнями для генерации сигнала прерывания и принудительного аппаратного перезапуска системы
• Единое напряжение питания: от 1.62 В до 3.6 В
• Поддержка технологии периферийного сканирования JTAG
• 128-битный уникальный серийный номер идентификации устройства
• Диапазон рабочих температур: от -40°C до +105°C
• Доступные корпуса
  • 49-выводной WLCSP, размером 3.44 мм х 3.44 мм х 0.525 мм
  • 64-выводной LQFP, размером 10 мм х 10 мм х 1.4 мм

Область применения:

• Портативные фитнес-трекеры и мониторы активности
• Мониторы здоровья и физического состояния пациента
• Интеллектуальные датчики и устройства слежения за движением
• Автоматизация зданий и домашняя автоматика
• Узлы датчиков промышленного и коммерческого назначения
• Системы управления автопарком и автоматизации инвентаризации
• Игровые консоли и USB аксессуары

Запросить образцы, средства разработки или техническую поддержку

Документация на микроконтроллеры LPC5411x (англ.)