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來源：Digi-Key 作者：Art Pini 便攜式和電池供電型設備無處不在，而且在越來越多地控制著日常功能。采用電機控制機械運動和方向的小型機器人吸塵器就是很好的例子。雖然現在看來這些是一種日常功能，但在面對這類小型機器人內部的電子器件要求時，設計人員需要在打包一個全面的處理工具箱的同時，繼續克服小尺寸、重量和電源效率方面的極限挑戰。 在把許多必要的電子器件集中在一個 IC 中時，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備和無線傳感器而設計。該器件采用了強大的帶有浮點單元 (FPU) 的 ARM Cortex M4 處理器，由于具有復雜的傳感器處理性能和電池壽命優化能力，使其成為我提到的設備設計的不二選擇。 正如你所想，MAX32672GTL+ 的應用包括運動/電機控制、工業傳感器和電池供電型醫療設備。該器件的應用還可延伸到光通信模塊、安全無線電調制解調器控制器。 MAX32672GTL+ 的功能框圖顯示了在其小巧外形內的強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大的性能和靈活性，從 Arm M4 內核到大內存、安全、電源管理和 I/O 支持能力。（圖片來源：Analog Devices Inc.） 就存儲器來講，MAX32672GTL+ 集成了 1 MB 閃存和 200 KB SRAM。具有糾錯功能的內部閃存用于非易失性程序和數據的存儲。內部閃存分為兩個同等大小的存儲體，以便為實時固件更新進行邊寫邊執行操作。 內部 200K KB SRAM 支持以低功耗方式保留應用信息和相關的數據。為了增強系統可靠性，可將 SRAM 配置為 160 KB，帶有單次糾錯功能和雙次錯誤檢測 (SEC-DED) 編碼，以保護存儲設備，避免損壞數據。糾錯功能編碼很重要：在整個閃存、RAM 和高速緩存上實施，可確保在惡劣環境條件下能夠極其可靠地執行代碼。 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 帶寬和多個串行 I/O 外設，包括 I2C、I2S、SPI 和 UART。雙向 I2C 接口實例可在 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，使用具有獨立波特率發生器的兩線或四線總線配置，UART 接口可實現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，以便在促進喚醒活動的同時不會造成任何數據損失。 除了串行接口，外設組合還包括多達 42 個通用 I/O (GPIO) 引腳、多達 4 個 32 位定時器、多達 2 個低功耗 32 位定時器和一個 12 通道、12 位逐次逼近寄存器 (SAR) 模數轉換器 (ADC)。 單從硬件支持角度來看，串行數據鏈路、I/O 引腳和 ADC 組合使得 MAX32672GTL+ 功能強勁，成為電機和其他需要大量數據處理的旋轉機器的理想控制器。 靈活的支持功能加速了控制和機器人設計 沒有良好的支持工具，硬件就會受限。如果采用 MAX32672GTL+，就不存在這個問題。應用特定型的工具能夠監測模擬或數字傳感器，以產生脈寬調制信號并對來自正交軸編碼器的數據進行解碼。我非常喜歡專用于電機控制和機器人應用的工具：這些工具能夠顯著降低復雜性，使設計更容易啟動和運行。 正交解碼器接口基于兩相信號線（QEA 和 QEB）以及來自軸編碼器的分度信號 (QEI)，來解讀旋轉機器軸的軸角和旋轉速度。X1、X2 或 X4 的用戶選擇倒計時功能來控制解碼操作的角度分辨率。一個 32 位位置計數器 (QDEC) 會同時跟蹤軸的旋轉與特定事件，例如到達某個預設位置。QDEC 值表示軸的當前角位置。其他輸出表示運動、方向和旋轉方向的變化（圖 2）。
圖 2：正交輸入 QEA 和 QEB——由正交時鐘鎖定，根據旋轉方向增加或減少 QDEC 計數器的值。輸出信號表示運動 (QDEC_INTFL)、方向 (QDIR) 和方向變化 (QDEC_INTRL)。（圖片來源：Analog Devices Inc.） MAX32672GTL+ 集成了高級加密標準 (AES) 硬件，可確保器件安全。AES 密鑰由軟件自動生成，并存儲在專用閃存區域，以防篡改。該密鑰包括一個真正的隨機數發生器 (TRNG)，為加密種子或強大的加密密鑰提供隨機數，以確保數據隱私性。 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 封裝中實現。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極大地提高了運行靈活性。該微控制器在 1.1 V 電源下工作，在活動模式以及其高達 100 MHz 的最高時鐘頻率下，每 MHz 的電流消耗僅 61.5 mA Analog Devices 的 MAX32672EVKIT# 評估套件為評測 MAX32672GTL+ 微控制器的能力提供了一個平臺（圖 3）。任何想使用這款微控制器的人都會發現這個評估板是進行設計的良好切入點。
圖 3：Analog Devices 的 MAX32672EVKIT# 評估套件包括一個 MAX32672GTL+、一個預編程的演示并可獲取用戶開發的程序。（圖片來源：Analog Devices Inc.） 最初上電時，評估板會執行演示程序。除此之外，評估板通過其內部 I/O 端口提供訪問，并提供軟件開發工具包 (SDK) 用于編寫個人程序。 結語 MAX32672GTL+ 是一款小型、靈活、低功耗且功能強大的解決方案，適用于電機/運動控制、工業傳感器和電池供電型醫療設備：機器人吸塵器就是一個很好的例子。由于其評估套件和豐富的支持工具，我認為很快就涌現出許多其他基于該解決方案的有趣設計。如果你有什么好的點子，請告訴我。 |
