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昀宗滕
5 years ago
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1 100MIPS 的 8 位 MCU 创新设计与应用杨波技术中心

2 Silicon Labs C8051 MCU Silabs 8bit MCU 是高度集成的混合信号系统级芯片具有与 8051 兼容的 CIP-51 微控制器内核, 指令集与 MCS-51 完全兼容 2

3 目录 Silincon labs 8bit MCU 优势特性 Silicon labs MCU 系列分类低功耗系列 USB 功能系列常规系列特性及应用汽车级系列高性能混合模拟无线 MCU 3

4 Silabs MCU 的主要优势特性高性能超低功耗 CPU 速度高达 100MHz 业界最低的 active mode 电流业界最低的 sleep mode 电流强大的模拟特性高集成度高分辨率 ADC 和 DAC 高精度振荡器 USB & Wireless MCU + Wireless 收发器 4

5 高性能 CIP-51 高速的 8051 内核流水线指令结构 70% 的指令执行时间 1 或 2 个时钟周期业界最高速度的 8 位数模混合 MCU, 速度高达 25MIPS-100MIPS CPU 在整个电压范围保证全速运行 5

Power consumed during active mode 业界最低 Sleep Mode 电流

6 超低功耗 Active 160uA/MHz wake up 2uS Deep sleep 10nA Power consumed during sleep mode Power wasted during wake-up Power consumed during active mode 业界最低 Sleep Mode 电流业界最低唤醒时间业界最低功耗 MCU 解决方案业界最低 Active Mode 电流给客户的好处 : 更长电池寿命 6

7 高性能的模拟外设 AD 转换器 16 位的 SAR ADC 或者 24 位 - ADC 高达 1 Mbps 采样速率 (C8051F06x) DA 转换器 12 位 DAC 电压输出 10us 建立时间 60V 高电压差分放大器基准源内部 2.5V 电压基准 (15ppm) 支持外部电压基准输入 7

8 高集成度内置复位电路内置高速振荡器,25-100MHz, 精度最高可达 ±0.25% 内置高精度可编程时钟振荡器和 PLL 16 位可编程计数器 / 定时器阵列 (PCA) 16 位通用计数器 / 定时器集成 wireless 模块串行通讯 UART SMBus/I2C SPI USB2.0 CAN2.0B LIN2.1 高集成度能降低系统成本简化设计缩短设计周期提高系统可靠性减少量产时的质量问题 8

9 独特的 Crossbar I/O 通过 Crossbar 与片内各个功能单元连接用户可以动态进行 IO 的自定义选择和配置,PCB 布线设计更为方便 9

10 Broad- Based USB Low Power Analog- Intensive Auto 8-bit, 8051-based 32-bit, ARM Cortexbased Broad- Based USB Low Power F3xx F4xx F7xx F8xx T6xx (OTP) F32x F34x F38x CP21x x T3xx (OTP) F90x F91x F92x F93x F96x F0xx F1xx F5xx SiM3C xx Cortex -M3 SiM3U xxx Cortex -M3 EFM32 Cortex- M0,M3, M4 SiM3Lx xx Cortex- M3 Silabs MCU 产品分类 10

11 超低功耗 8-bit MCU C9051F9xx 11

12 全电压范围全速运行 C8051F9xx (Boost converter) C8051F9xx (LDO regulator / Buck Converter) Other MCUs AA or AAA battery range 2 x AA or AAA battery range 0.9V 1.2V 1.5V 1.8V 2.1V 2.4V 2.7V 3.0V 3.3V 3.6V C8051F9xx Operating Voltage 业内最低功耗 MCUs sleep 模式, 存储器数据低电压检测功能保持, 电流 50nA 唤醒时间 2us 全速运行功耗 µa/mhz 内部集成 DC-DC,LDO, 支持单电池供电, 最低工作电压可达 0.9v 充分的发挥电池利用率, 延长电池寿命 12

F980 / F981 F986 / F987 F986 / F987 4kB F982 / F983 F988 / F989 F988 / F989 20p QFN 3x3 mm 24p QFN 4x4 mm 24p QSOP 4x4 mm 32p QFN/QFP

13 超低功耗 MCU-C8051F9xx 128kB F961/3 F960/2 Value 64kB F931 F930 F965 F964 Integrated Cap touch 32kB F921 F920 F967 F966 Integrated DC-DC boost 16kB F911 / F912 F911 / F912 F969 F968 DC-DC Buck Optional LCD F901 / F902 F901 / F902 8kB F990 / F991 F996 / F997 F996 / F997 F980 / F981 F986 / F987 F986 / F987 4kB F982 / F983 F988 / F989 F988 / F989 20p QFN 3x3 mm 24p QFN 4x4 mm 24p QSOP 4x4 mm 32p QFN/QFP 5x5 mm 40p QFN 6x6 mm 76p LGA & 80p TQFP F96x 内置降压 DC-DC, 可以转换低至 1.8v 输出 F91x/2x/3x 内置升压 DC-DC, 工作电压可以扩展到最低 0.9V C8051F9xx 所有系列都可以全速运行低至 1.8v 13

14 Silicon Labs = Lowest Power Solution Silicon Labs T 公司 T 公司 M 公司 A 公司 C8051F9xx MCU1 MCU2 MCU3 MCU4 Flash kb RAM bytes 512-8k 128-8k 6k-18k 512-8k MIPS at 1.8V / 3.0V 25 / 25 4 / 14 8 / 25 4 / 16 4 / 8 Active: I DD / MHz at 1.8V μa μa 290 μa μa μa Active: I DD / MHz at 3.0V μa μa 290 μa μa μa Sleep: RAM retention 10 na 100 na 1100 na 25 na 150 na Sleep: Internal RTC 300 na 300 na na 400 na 4000 na Sleep: External RTC 600 na 700 na na 850 na - LDO Regulator DC-DC converter ADC resolution 10/12-bit 10/12-bit 10/12-bit 10-bit 10-bit Wake-up: Digital 2 μs 1 μs 5 μs 1 μs reset Wake-Up: Analog settling time 1.7 μs 30μS / 17mS μs > 10 ms 40 μs Min VDD ADC 0.9V or 1.8V 2.2V 2.2V 2.0V 1.8V Wireless MCU option Capacitive sense option

15 USB 接口应用 MCU 15

16 USB 接口应用 MCU Silicon Labs is one of the industry s leading suppliers of USB interface solutions USB / Smart Interface Embedded Applications Bridge Applications F3xx MCUs with USB CP21xx Fixed-Function Connectivity Bridges 16

17 USB Bridge 产品选型 MCU, ASIC, or SoC USB Bridge Features Part Size Comments USB to UART CP2102 5x5mm EEPROM for customizations USB to UART CP2103 5x5mm Not recommend for new designs USB to UART CP2104 4x4mm Lowest cost option; ROM for customizations USB to UART CP2109 5x5mm Footprint compatible w/cp2102 (ROM v. EEPROM) USB to UART (HID) CP2110 4x4mm HID supported (no driver installation required) USB to dual-uart CP2105 4x4mm One time programmable ROM for customizations USB to quad-uart CP2108 9x9mm EEPROM for customizations USB to I2C /SMBus CP2112 4x4mm HID SMBus libraries USB to I2S CP2114 5x5mm USB to digital audio USB to SPI CP2130 4x4mm Sampling 17

18 CP21xx USB 桥接设备 MCU, ASIC, or SoC UART Dual UART SPI I2C/sMBus I2S USB Brigde The CP21x 系列产品 USB 应用优势设计简单无需 USB 软件设计, 缩短研发周期提供免费的驱动低成本 BOM 小封装 (4 mm x 4 mm) 无需外部晶体和稳压源 18

19 高度集成的 USB MCU Fixed- Function USB Bridge MCU, ASIC, or SoC USB Bridge Flash-Based Embedded USB MCU OTP-Based 19

MCUs with USB CPU 48/25MIPS,64/32/16k Byte Flash,10bit ADC 集成 USB

20 高度集成的 USB MCU 优势特性 : Embedded Applications 集成 USB2.0(slave)) 控制器, 支持 Fullspeed 和 lowspeed 模式内置 LDO, 支持 USB 供电 F3xx MCUs with USB CPU 48/25MIPS,64/32/16k Byte Flash,10bit ADC 集成 USB 配置电阻和 1kByte USB FIFO 提供完整的驱动程序和动态链接库 OTP C8051T32x 完全兼容 Flash 存储的 C8051F32x, 更低成本 20

21 基础功能 8-bit MCU 21 Intro

22 基础功能 MCU 优势特性基础功能 MCU 优势特性在全电压范围保持全速运行 ( MHz CPU) 丰富的模拟外围 (DACs, ADCs, Vref, comparators, oscillators) 高精度内部温度传感器 (±2 C) 更小封装 (3 mm x 3 mm) High Performance Feature Rich Analog Small Form Factor Low Power 22

23 基础功能 8-bit MCU Memory 64 kb F380 F367 Key 32 kb F411 Base F370/1 F369 ±2C temp sense 16 kb F392/3 F390/1 F413 EEPROM F336/7 F338/9 F317 2x12b ADCs 8 kb F851/2 F301/2 F396/7 F330/1 F374/5 F394/5 100 MHz, MAC QFN11/20 (3mm x 3mm) QFN20 (4mm x 4mm) QFN24 (4mm x 4mm) QFN28/32 (5mm x 5mm) Value 23

24 New C8051F39x/7x MCU Family 基本特性 ±2 内部温度传感器 500 ksps, 10-bit ADC 16 通道 2 通道 10bit DACs 内部参考源 4 16 kb Flash, 4 mm x 4 mm QFN 高速 CPU 50MHz EEPROM (C8051F37x) Silicon Labs 第一款内置 EEPROM MCU 擦写次数 100 万次 512 字节大小 24

25 C8051F39x C8051F33x 新一代 C8051F39x pin to pin C8051F33x 兼容 C8051F33x 是 silicon labs 销售量最大的系列 (>100 Mu sold) C8051F39x New Features C8051F39x Enhancements 50 MIPS CPU 50% lower power in active mode Additional DAC ADC DC offset improved Two additional interrupt priority levels ADC differential mode improved Additional I 2 C serial port Faster ADC - now 500 ksps ±2 C accurate temperature sensor I 2 C HW acknowledge added Temperature range extension to 105 C VDD Monitor default ON Additional 256 bytes of RAM Benefits to customers 集成度高, 尺寸小, 更低 BOM 成本 (oscillator, comparator, Vref, DAC) 更快的 CPU 处理速度, 效率更高更低功耗延长电池寿命并降低自身温度 25

26 8:1 AMUX SFP/XFP 光模块 F330 解决方案 LASER COMMON LASER MODULATION LASER MODULE TEC 2.7V to 3.3V TH TH TEC (-) TEC (+) DC LASER Bias PD CATHODE F330 TEC Current Generator Laser Bias Current Generator Current to Voltage Converter Supply Voltage Temperature Optical Power TEC Control Bias Current Control I/O Lines UART, SPI, SMBus Ports Temp Sensor PWM 10-Bit DAC Digital I/O Ports Serial Comm Ports PGA C8051F125 C8051F3xx 10-Bit ADC PROCESSOR CPU In-System Debugger FLASH Memory RAM Timers & Counter Arrays MCU Functions: - Analog Capture: (10bit ADC) - Supply Voltage - Supply Current - Temperature - Tx Laser Diode Current - Tx Laser Current - Rx Photo Diode Power - Output Control: (10-bit DAC/PWM) - TEC - Laser Diode Bias Voltage - 8K Flash: - EEPROM emulation for storing the Multi Source Agreement MSA (A 0 ) and Digital Diagnostic DDM (A 2 ) information. -IIC Communication - up to 400kHz 26

低成本 C8051F85x/6x MCU 系列基本特性 8 kb Flash, 512B RAM, 3x3mm2 12-bit, 16 channel ADC 内置

protection Crossbar re-maps peripherals to ease PCB layout 5V tolerant I/O 优势 24.

设计 High-speed clock allows higher resolution PWM Best-in Class 12b ADC, Analog

27 低成本 C8051F85x/6x MCU 系列基本特性 8 kb Flash, 512B RAM, 3x3mm2 12-bit, 16 channel ADC 内置 Vref, osc, PWMs, 2xcmp 25 MHz, Xbar, 20 QFN, 16 SOIC, 24 QSOP PCA w/hw fault protection Crossbar re-maps peripherals to ease PCB layout 5V tolerant I/O 优势 24.5MHz 2% 低成本 / 高性能 25 MIPS,12bit ADC 电机控制 solution 封装小 I/O 配置灵活 : Xbar, 方便硬件 layout 设计 High-speed clock allows higher resolution PWM Best-in Class 12b ADC, Analog comparators and internal voltage reference Temp sensor for fault detection over temp & current 27

Min Typ Max Unit Power supply 10 24 V Motor driver PWM frequency 24 khz Continuous average output current

28 C8051F850 BLDC demo 方案高速的低成本 8-bit CPU (25 MIPS) 能够实现 2 极 BLDC 电机, 最快转速可达 20000RPM 灵活的 crossbar 结构 Crossbar 可以配置任意数字 I/O 作为 PWM 输出, 设计更方便 PWM 同步比较器内置 PWM 同步比较器, 实现自动同步过零检测, 减小 CPU 负荷可靠的死区时间控制 Parameter Min Typ Max Unit Power supply V Motor driver PWM frequency 24 khz Continuous average output current 10 A Speed range (2-pole motor) RPM Speed range (4-pole motor) RPM Speed range (6-pole motor) RPM 28

29 Rx C8051F850 BLDC demo 方案 FG +12V Regulators 12V MTR_VDC Speed command +3.3V 3.3V DC C8051F850 Gate Drivers MTR_VDC AH BH CH MTR_VA MTR_VB MTR_VC M AL BL CL + - Current sense amplifier Three-Phase Inverter 3-phase BLDC motor +3.3V +3.3V MTR_VA VMA VMB VMC VMY MTR_VA R31 R68 R23 VMA C10 R27 MCU_GND +3.3V MTR_VA MTR_VB MTR_VC MTR_VB MTR_VC R32 R33 R72 R73 R74 C14 R34 R35 R36 MCU_GND Zero-Crossing Detect Filter Circuit 29

30 汽车级 8bit MCU C8051F5xx 30

25 V 支持 CAN 2.0b and LIN 2.1 总线高精度内部振荡器 0.

31 汽车级 8bit MCU C8051F5xx F5xx MCU Family Good fit for Body Electronics and Infotainment Applications 工作电压 :1.8 to 5.25 V 支持 CAN 2.0b and LIN 2.1 总线高精度内部振荡器 0.5% oscillator, 无需外部晶体全汽车级工艺生产 AEC-Q100 Grade 1 (-40⁰C to 125⁰C) TS16949:

32 高性能的模拟和数字结合汽车级 8 位 MCU 最高的功能集成度专利的 CPU 运行能力最高达 50 MIPs 汽车级认证 AEC-Q100 TS16949:2009 全汽车级工作温度范围 : -40 C to 125 C 封装小, 更小的 PCB 尺寸 CAN 32

33 模拟加强型 MCU C8051F0xx/1xx 33 Intro

34 模拟加强型 MCU F0xx / F1xx Silicon Labs 集成的模拟外围完全可以与独立的模拟器件相媲美 F0xx / F1xx Analog-Intensive MCUs MCU Analog Peripherals Up to 100MHz CPU KB Flash 256B 8KB RAM GPIO Interfaces include: I2C, SPI, UART, CAN, EMIF 给客户带来的好处 : 精确高速测量 ; 减少 BOM; 更低成本 ADCs up to 24-bit (F35x) ADCs 16-bit 1 Msps (F06x) Differential mode inputs DACs (up to 12-bit) Oscillators (as good as 0.5% precision) Programmable voltage comparators Vref and Vdd monitors PGA (± 60V) MACs (up to 16x16bit) DMA 34

35 Silabs MCU 开发工具 35

36 模拟加强型 MCU F0xx / F1xx Silicon Lab MCU 每个系列都有对应的评估板, 支持 C2,JTAG 在线仿真调试每个系列 MCU 都有开发的各个功能模块参考代码, 对应的 demo 电路支持多种编译环境,Keil silabs IDE IAR 等等免费的正版 Keil lisence 强大的 simply studio 工具, 可以免费下载所有 MCU 资料, 参考设计等等 36

37 THANKS! 欲获得更多技术支持, 可联系 : 杨波世强资深技术工程师 Mp: , bo_yang@sekorm.com 37

USB解决方案.ppt

USB解决方案.ppt USB USB? RS232 USB USB HID U modem ADSL cable modem IrDA Silabs USB CP210x USB UART USB RS-232 USB MCU 15 USB 12 FLASH MCU 3 USB MCU USB MCU C8051F32x 10 ADC 1.5%, Vref CPU 25MIPS 8051 16KB Flash -AMUX