濕手也能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確按鍵觸摸，主附核協(xié)作實(shí)現(xiàn)更高代碼執(zhí)行效率——Microchip推出業(yè)界首款M23內(nèi)核超低功耗SAM L11和雙DSC內(nèi)核dsPIC33CH

 去年ARM推出了M23/33內(nèi)核，內(nèi)置TrustZone技術(shù)，旨在針對(duì)M0+和M3/4實(shí)現(xiàn)安全能力加持的替選方案。Microchip是首批購(gòu)買(mǎi)授權(quán)的廠商之一，而且開(kāi)發(fā)速度也最快，在6-26日率先發(fā)布了基于Cortex-M23內(nèi)核的SAM L10/11微控制器。除此外，還同期發(fā)布了雙DSC內(nèi)核的dsPIC33CH系列MCU。這兩款全新微控制器都有什么過(guò)芯之處?在北京召開(kāi)的新品發(fā)布會(huì)上，Microchip MCU16產(chǎn)品部副總裁Joe Thomsen和Microchip MCU32產(chǎn)品部副總裁Rod Drake對(duì)其進(jìn)行了精彩地分享。

SAM L11：支持濕手按鍵觸摸、超低功耗的安全微控制器

-安全

前文已經(jīng)提及，SAM L10/11是業(yè)界首款采用Cortex-M23內(nèi)核的微控制器。安全是它從根上就帶著的重要特性，然而除了根上的TrustZone技術(shù)外是不夠的，Microchip還做了很多安全的工作。從上圖中可以看到，在芯片內(nèi)部的device service單元內(nèi)，內(nèi)置一個(gè)安全Debug模塊;在主核外還有一個(gè)加密加速器(Crypto Accelerator);在Boot ROM的里面也添加了一個(gè)安全啟動(dòng)模塊。需要注意的是，這些安全硬件特性都是L11才有的。

為什么只有TrustZone是不夠的呢?從上圖中可知，除了軟件攻擊外，還有固件升級(jí)、通信攻擊和物理攻擊多種安全隱患，而有了TrustZone、安全引導(dǎo)程序、加密加速器等功能，才可以構(gòu)建一個(gè)全面的安全框架。

據(jù)Rod先生介紹，SAM L11是目前市面上唯一一個(gè)內(nèi)核采用M23的，第二它有整系列加密模塊保證安全性。第三，還有一整套關(guān)于物理侵入方面的解決方案。所以，SAM L11可以在市場(chǎng)上脫穎而出。

除此外，我們還了解到，Microchip還有一個(gè)第三方的合作伙伴T(mén)rustonic，提供 Kinibi-M的SDK，這可以看作是一個(gè)安全化的操作系統(tǒng)。開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)GUI選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊化，將TrustZone+芯片級(jí)的安全抽象化。Trustonic之前主要專注于移動(dòng)設(shè)備的安全環(huán)境搭建，Kinibi-M是其首個(gè)面向MCU開(kāi)發(fā)的安全系統(tǒng)。

-低功耗

上面給大家介紹了L11不少安全的特性，而作為一款MCU，超低功耗也是客戶一直關(guān)注的焦點(diǎn)。SAM L10/11在這一點(diǎn)上也是不遺余力，將之前AVR上面的picoPower技術(shù)，給移植了上來(lái)，號(hào)稱實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)最佳的認(rèn)證低功耗規(guī)范，認(rèn)證分?jǐn)?shù)是排名第二的兩倍。數(shù)據(jù)來(lái)源于EMBC的ULPMARK，因此可信度無(wú)需置疑。

通過(guò)EMBC官網(wǎng)我們可以看一下大家的分?jǐn)?shù)如下圖，在1.8V時(shí)候表現(xiàn)優(yōu)異的是ST的STM32L433 Rev1(347分)和TI的MSP432P401R(222分);而在3V電壓時(shí)兩者的分?jǐn)?shù)分別為181和164。相比較起來(lái)，Microchip的SAML10/11確實(shí)達(dá)到了業(yè)界最優(yōu)異的水平，但是與官方宣稱的“認(rèn)證分?jǐn)?shù)是排名第二的同類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的兩倍”有所差異。筆者臆測(cè)或許這里的同類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品指的是MSP432而非STM32L433。

針對(duì)低功耗，各家皆有獨(dú)門(mén)秘籍，STM32L433中使用的是FlexPowerControl的技術(shù)，而Microchip的SAM L10/11則是采用了一種叫做picoPower的技術(shù)。對(duì)Microchip的產(chǎn)品有所了解的工程師應(yīng)該不難發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)技術(shù)其實(shí)最早來(lái)源于AVR的產(chǎn)品。picoPower包含寄存器、時(shí)鐘、欠壓檢測(cè)和閃存采樣等多種技術(shù)，可以有效地降低待機(jī)和睡眠等情況下的漏電流，提高電池壽命。在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)方面，Microchip還提供了功耗調(diào)試器和Data Visualizer這兩種工具。

-觸摸

在SAM L10/11上，Microchip實(shí)現(xiàn)了更為出色的觸摸解決方案。據(jù)介紹稱，在SAM L10/11內(nèi)配置了增強(qiáng)型外設(shè)觸摸控制器(PTC)，可以實(shí)現(xiàn)更好的干擾屏蔽和并行采集。這種觸控方案可以實(shí)現(xiàn)出色的耐水性，另外并行采集的速度也達(dá)到了原來(lái)的4倍，可以同事處理多個(gè)按鈕。開(kāi)發(fā)環(huán)境方面有QTouch配置器、QTouch模塊化庫(kù)和2D觸摸表面庫(kù)這幾種工具，在多種觸摸按鍵應(yīng)用場(chǎng)景中均可實(shí)現(xiàn)出色表現(xiàn)。如下圖，在發(fā)布會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)，Rod先生特地準(zhǔn)備了一個(gè)噴霧器，在觸摸按鍵上盡可能的噴了很多水，然后依然實(shí)現(xiàn)了很精準(zhǔn)和零延時(shí)的按照響應(yīng)。

dsPIC33CH：雙核協(xié)作實(shí)現(xiàn)更高代碼執(zhí)行效率

據(jù)Joe Thomsen先生介紹，客戶在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中時(shí)常會(huì)面臨多個(gè)不同團(tuán)隊(duì)軟件集成的問(wèn)題。dsPIC33CH采用了雙DSC內(nèi)核的設(shè)計(jì)，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候，一個(gè)團(tuán)隊(duì)可以專注于時(shí)間關(guān)鍵型的控制代碼開(kāi)發(fā)，另一個(gè)團(tuán)隊(duì)可以專注于其它應(yīng)用開(kāi)發(fā)。比如在一個(gè)空調(diào)的應(yīng)用中，功率因數(shù)校正的工作可以交與主內(nèi)核執(zhí)行，而從內(nèi)核可以進(jìn)行風(fēng)扇和壓縮機(jī)的控制工作。

dsPIC33CH采用了雙核雙外設(shè)的設(shè)計(jì)，每個(gè)內(nèi)核都掛上了自己獨(dú)立的外設(shè)，兩者不可共享，但是外設(shè)引腳可以隨意進(jìn)行分配，具體規(guī)則請(qǐng)參考官網(wǎng)數(shù)據(jù)手冊(cè)。從外設(shè)來(lái)看不難看出，主內(nèi)核配備更多通信外設(shè)，將執(zhí)行更多通信工作;而從內(nèi)核配有更多模擬外設(shè)和PWM外設(shè)。據(jù)悉，從內(nèi)核的PWM功效性是主內(nèi)核的兩倍以上，兩個(gè)內(nèi)核同時(shí)自主運(yùn)行，相互之間通過(guò)一種叫做mailbox的編解碼進(jìn)行通信。

dsPIC33CH特別針對(duì)數(shù)字電源、電機(jī)控制和高性能嵌入式這幾種應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)而來(lái)。以數(shù)字電源場(chǎng)景舉例來(lái)說(shuō)，較高的開(kāi)關(guān)頻率可以實(shí)現(xiàn)較高的功率密度，自適應(yīng)的算法可在各種不同的負(fù)載條件下提高效率，非線性和預(yù)測(cè)性算法改善了對(duì)瞬態(tài)條件的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。據(jù)Microchip提供的圖表來(lái)看，相比dsPIC33EP GS系列，dsPIC33CH MP系列在響應(yīng)延時(shí)上從543ns提高到了280ns。

而在開(kāi)關(guān)頻率這一參數(shù)指標(biāo)上，雙dsPIC33CH內(nèi)核相比dsPIC33EP GS實(shí)現(xiàn)了4倍的提升，可以達(dá)到超過(guò)2MHz的開(kāi)關(guān)頻率，非常適合GaN技術(shù)。Joe表示，開(kāi)關(guān)的頻率大大增加了使得在補(bǔ)償處理功耗方面，整個(gè)環(huán)的頻率會(huì)大大增加，增加值可以達(dá)到兩個(gè)兆赫?，F(xiàn)在通常應(yīng)用的場(chǎng)景當(dāng)中都是一個(gè)復(fù)雜的算法，但是由于dsPIC33CH可以每500納秒就進(jìn)行一次升級(jí)更新，所以在這個(gè)情況下算法能夠讓這些被動(dòng)的單元處于休眠狀態(tài)，集中處理這些主動(dòng)的單元。所以它會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)的成本。

Joe還在現(xiàn)場(chǎng)演示了一個(gè)電機(jī)控制和GUI界面的demo。附核可以用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而主核來(lái)對(duì)電機(jī)參數(shù)等進(jìn)行顯示控制。關(guān)閉了附核之后，雖然電機(jī)可以繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，但是不能再進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。兩個(gè)核可以完全獨(dú)立工作，并且可以單獨(dú)關(guān)閉實(shí)現(xiàn)節(jié)能。從屏幕的顯示來(lái)看，主核被稱為master core，而從核被稱為slave core，非常有趣。

在此次發(fā)布會(huì)上發(fā)布的這兩款MCU，分別代表了Microchip在16位和32位微控制器方面的最新技術(shù)，并且這兩款產(chǎn)品對(duì)于其目標(biāo)市場(chǎng)也是十分明確，雙DSC核的dsPIC33CH可以在電機(jī)控制，開(kāi)關(guān)電源等領(lǐng)域帶來(lái)不錯(cuò)的表現(xiàn)提升;而SAM L10/11則可以在低功耗物聯(lián)網(wǎng)控制節(jié)點(diǎn)上展現(xiàn)自己的價(jià)值。首款搭載M23的MCU已經(jīng)面世，相信其它拿到了M23和M33授權(quán)的廠商也會(huì)盡快推出自己的安全微控制器產(chǎn)品。