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來源：Digi-Key 作者：Art Pini 便攜式和電池供電型設(shè)備無處不在，而且在越來越多地控制著日常功能。采用電機(jī)控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)和方向的小型機(jī)器人吸塵器就是很好的例子。雖然現(xiàn)在看來這些是一種日常功能，但在面對這類小型機(jī)器人內(nèi)部的電子器件要求時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要在打包一個(gè)全面的處理工具箱的同時(shí)，繼續(xù)克服小尺寸、重量和電源效率方面的極限挑戰(zhàn)。 在把許多必要的電子器件集中在一個(gè) IC 中時(shí)，這是有幫助的。Analog Devices 的 MAX32672GTL+ 就是符合這種情況的器件。這是一款非常小的超低功耗、高集成度 32 位微控制器，專門為電池供電型設(shè)備和無線傳感器而設(shè)計(jì)。該器件采用了強(qiáng)大的帶有浮點(diǎn)單元 (FPU) 的 ARM Cortex M4 處理器，由于具有復(fù)雜的傳感器處理性能和電池壽命優(yōu)化能力，使其成為我提到的設(shè)備設(shè)計(jì)的不二選擇。 正如你所想，MAX32672GTL+ 的應(yīng)用包括運(yùn)動(dòng)/電機(jī)控制、工業(yè)傳感器和電池供電型醫(yī)療設(shè)備。該器件的應(yīng)用還可延伸到光通信模塊、安全無線電調(diào)制解調(diào)器控制器。 MAX32672GTL+ 的功能框圖顯示了在其小巧外形內(nèi)的強(qiáng)勁性能和豐富的功能（圖 1）。 
圖 1：MAX32672GTL+ 微控制器的框圖顯示了其強(qiáng)大的性能和靈活性，從 Arm M4 內(nèi)核到大內(nèi)存、安全、電源管理和 I/O 支持能力。（圖片來源：Analog Devices Inc.） 就存儲(chǔ)器來講，MAX32672GTL+ 集成了 1 MB 閃存和 200 KB SRAM。具有糾錯(cuò)功能的內(nèi)部閃存用于非易失性程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。內(nèi)部閃存分為兩個(gè)同等大小的存儲(chǔ)體，以便為實(shí)時(shí)固件更新進(jìn)行邊寫邊執(zhí)行操作。 內(nèi)部 200K KB SRAM 支持以低功耗方式保留應(yīng)用信息和相關(guān)的數(shù)據(jù)。為了增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，可將 SRAM 配置為 160 KB，帶有單次糾錯(cuò)功能和雙次錯(cuò)誤檢測 (SEC-DED) 編碼，以保護(hù)存儲(chǔ)設(shè)備，避免損壞數(shù)據(jù)。糾錯(cuò)功能編碼很重要：在整個(gè)閃存、RAM 和高速緩存上實(shí)施，可確保在惡劣環(huán)境條件下能夠極其可靠地執(zhí)行代碼。 對于極為重要的電源管理和控制，其功能包括多種模式，可提供高性能和低功耗混合選擇。其中包括電源電壓和斷電監(jiān)控器，可確保在掉電和上電事件以及意外電源瞬變期間正常工作。 MAX32672GTL+ 擁有大量 I/O 帶寬和多個(gè)串行 I/O 外設(shè)，包括 I2C、I2S、SPI 和 UART。雙向 I2C 接口實(shí)例可在 100 kbps 至 3400 kbps 傳輸率下工作。SPI 接口能夠以 50 Mbps 的速度運(yùn)行，并支持采用四線配置的全雙工操作。雙向 I2S 音頻總線與音頻放大器、編解碼器一起工作。 最后，使用具有獨(dú)立波特率發(fā)生器的兩線或四線總線配置，UART 接口可實(shí)現(xiàn)全雙工異步串行通信。低功耗 UART (LPUART) 在功率最低的睡眠模式下工作，以便在促進(jìn)喚醒活動(dòng)的同時(shí)不會(huì)造成任何數(shù)據(jù)損失。 除了串行接口，外設(shè)組合還包括多達(dá) 42 個(gè)通用 I/O (GPIO) 引腳、多達(dá) 4 個(gè) 32 位定時(shí)器、多達(dá) 2 個(gè)低功耗 32 位定時(shí)器和一個(gè) 12 通道、12 位逐次逼近寄存器 (SAR) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)。 單從硬件支持角度來看，串行數(shù)據(jù)鏈路、I/O 引腳和 ADC 組合使得 MAX32672GTL+ 功能強(qiáng)勁，成為電機(jī)和其他需要大量數(shù)據(jù)處理的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的理想控制器。 靈活的支持功能加速了控制和機(jī)器人設(shè)計(jì) 沒有良好的支持工具，硬件就會(huì)受限。如果采用 MAX32672GTL+，就不存在這個(gè)問題。應(yīng)用特定型的工具能夠監(jiān)測模擬或數(shù)字傳感器，以產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)并對來自正交軸編碼器的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。我非常喜歡專用于電機(jī)控制和機(jī)器人應(yīng)用的工具：這些工具能夠顯著降低復(fù)雜性，使設(shè)計(jì)更容易啟動(dòng)和運(yùn)行。 正交解碼器接口基于兩相信號(hào)線（QEA 和 QEB）以及來自軸編碼器的分度信號(hào) (QEI)，來解讀旋轉(zhuǎn)機(jī)器軸的軸角和旋轉(zhuǎn)速度。X1、X2 或 X4 的用戶選擇倒計(jì)時(shí)功能來控制解碼操作的角度分辨率。一個(gè) 32 位位置計(jì)數(shù)器 (QDEC) 會(huì)同時(shí)跟蹤軸的旋轉(zhuǎn)與特定事件，例如到達(dá)某個(gè)預(yù)設(shè)位置。QDEC 值表示軸的當(dāng)前角位置。其他輸出表示運(yùn)動(dòng)、方向和旋轉(zhuǎn)方向的變化（圖 2）。
圖 2：正交輸入 QEA 和 QEB——由正交時(shí)鐘鎖定，根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向增加或減少 QDEC 計(jì)數(shù)器的值。輸出信號(hào)表示運(yùn)動(dòng) (QDEC_INTFL)、方向 (QDIR) 和方向變化 (QDEC_INTRL)。（圖片來源：Analog Devices Inc.） MAX32672GTL+ 集成了高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn) (AES) 硬件，可確保器件安全。AES 密鑰由軟件自動(dòng)生成，并存儲(chǔ)在專用閃存區(qū)域，以防篡改。該密鑰包括一個(gè)真正的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 (TRNG)，為加密種子或強(qiáng)大的加密密鑰提供隨機(jī)數(shù)，以確保數(shù)據(jù)隱私性。 所有這些功能都在尺寸僅為 5 mm x 5 mm x 0.4mm 的小型 40 引腳 TQFN-EP 封裝中實(shí)現(xiàn)。該器件有五種不同的電源模式，這在最大限度地降低功耗的同時(shí)極大地提高了運(yùn)行靈活性。該微控制器在 1.1 V 電源下工作，在活動(dòng)模式以及其高達(dá) 100 MHz 的最高時(shí)鐘頻率下，每 MHz 的電流消耗僅 61.5 mA Analog Devices 的 MAX32672EVKIT# 評(píng)估套件為評(píng)測 MAX32672GTL+ 微控制器的能力提供了一個(gè)平臺(tái)（圖 3）。任何想使用這款微控制器的人都會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)評(píng)估板是進(jìn)行設(shè)計(jì)的良好切入點(diǎn)。
圖 3：Analog Devices 的 MAX32672EVKIT# 評(píng)估套件包括一個(gè) MAX32672GTL+、一個(gè)預(yù)編程的演示并可獲取用戶開發(fā)的程序。（圖片來源：Analog Devices Inc.） 最初上電時(shí)，評(píng)估板會(huì)執(zhí)行演示程序。除此之外，評(píng)估板通過其內(nèi)部 I/O 端口提供訪問，并提供軟件開發(fā)工具包 (SDK) 用于編寫個(gè)人程序。 結(jié)語 MAX32672GTL+ 是一款小型、靈活、低功耗且功能強(qiáng)大的解決方案，適用于電機(jī)/運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)傳感器和電池供電型醫(yī)療設(shè)備：機(jī)器人吸塵器就是一個(gè)很好的例子。由于其評(píng)估套件和豐富的支持工具，我認(rèn)為很快就涌現(xiàn)出許多其他基于該解決方案的有趣設(shè)計(jì)。如果你有什么好的點(diǎn)子，請告訴我。 |
