如何应对MCU技术复杂的系统设计挑战

在今年，我们见证了微控制器(MCU) 技术进步的稳步发展。MCU 只是处理、简单 RAM 存储器和外设的混合体的日子已经一去不复返了。当今的大量 MCU 包含一组丰富的技术，旨在应对复杂的系统设计挑战。

在本文中，我们总结了一些最近的年末 MCU 新闻，从边缘处理功能到嵌入式 MCU 内存再到支付安全。 

MCU 服务于神经处理技术

就恩智浦半导体而言，它最近宣布了其新的 MCX N MCU。该公司 MCX 系列的扩展于 6 月宣布，MCX N 是首批嵌入 NXP NPU（神经处理单元）的设备。

NXP MCX N 系列的前两个成员包括 MCX N94x 和 MCX N54x。这两款设备都是通用 MCU，嵌入了双 Arm Cortex-M33 内核，时钟速度高达 150 MHz。其他功能包括 2 MB 闪存、可选的完整 ECC RAM 以及用于音频和语音处理的 DSP 协处理器。

如上所述，这些 MCU 是恩智浦率先推出新版恩智浦设计的神经处理单元 (NPU) 的产品。该公司表示，与仅使用 CPU 的核心解决方案相比，这种集成 NPU 的机器学习 (ML) 吞吐量最高可提高 30 倍。这意味着它可以花更少的时间清醒，从而减少整体功耗。工程师可以利用恩智浦的 eIQ ML 软件开发工具，使用集成 NPU 训练和支持 ML 模型。

丰富的安全和外设组合

为了安全起见，这些设备利用了 NXP 的 EdgeLock 安全子系统。Edgelock 提供安全启动和加密加速器。MCU 具有即时加密和解密功能

用于通过 FlexSPI 接口连接的外部串行闪存/PSRAM。NXP 表示，这可确保代码和外部存储的数据受到保护。

虽然 N94x 和 N54x 具有许多相同的功能，但 MCX N94x 侧重于高级模拟和电机控制外设，而 MCX N54x 包括从带 PHY 的高速 USB 到适用于物联网和消费应用的 SD 或智能卡接口的外设.

N94x 拥有一个 CoolFlux DSP、三个嵌入式运算放大器和两个 CAN-FD 总线链路。相比之下，N54x 没有 DSP 和运算放大器，只有一个 CAN-FD 接口。MCX N94x 和 MCX N54x 似乎共享一个产品页面。

AURIX TC4x MCU 获得台积电的片上 RRAM

就其本身而言，英飞凌科技最近的 MCU 新闻围绕着内存。英飞凌和台积电最近宣布，两家公司正在努力将台积电的电阻式 RAM (RRAM) 非易失性存储器技术添加到英飞凌的下一代 AURIX 系列 MCU 中。

英飞凌表示，这里的目标是满足汽车系统的需求。具有嵌入式闪存的 MCU 一直是汽车电子控制单元 (ECU) 中的关键组件。它们对于电气化、新 E/E（电气/电子）架构和自动驾驶等下一代技术进步也至关重要。

虽然今天的 MCU 基于嵌入式闪存技术，但英飞凌表示 RRAM 是嵌入式存储器的下一步，因为它可以扩展到 28 纳米甚至更高。对于英飞凌的AURIX TC4x MCU，台积电和英飞凌表示他们已经成功地为在汽车领域引入 RRAM 奠定了基础。

RRAM 提供“高抗干扰性”，同时允许按位写入而无需擦除。与此同时，英飞凌表示，耐用性和数据保留性能可与闪存相媲美。

英飞凌表示，它现在正在向基于台积电 28 纳米 eFlash 技术的主要客户运送其 AURIX TC4x 系列的样品。基于 28 纳米 RRAM 技术的首批样品预计将于 2023 年底提供给工程客户。

通过生物识别卡支付认证

在其他 MCU 消息方面，意法半导体 (ST)最近宣布已完成其STPay-Topaz-Bio生物识别支付卡平台的 EMVCo1 认证。该平台与 ST 的STM32L443 MCU共同封装在符合 EMV 规范的模块中。

据该公司称，该认证确认了平台的安全性及其与支付系统的互操作性。EMVCo是管理全球卡支付的 EMV 规范和测试程序的组织。

ST 表示，该认证意味着 STPay-Topaz-Bio 及其嵌入式安全硬件现在是“第一个包含生物识别安全元件和安全操作系统 (OS) 的一站式 EMVCo 认证平台。”

该平台中使用的安全元件是 ST 的ST31N600 安全元件 IC，它本身基本上就是一个 MCU。该芯片为卡支付应用程序和敏感流程提供了多种防御措施。其中包括用于持卡人身份验证的生物识别模板匹配，它使用由 Fingerprint Cards AB (Fingerprints) 开发的软件库。

在 ST31N600 上运行的是一个安全的操作系统。该设备基于用于安全 MCU 的最新 Arm SecurCore 架构构建。此外，设计人员可以通过安全连接各种类型的外围设备来引入增值卡功能。

ST 表示，在 STPay-Topaz-Bio 平台中，STM32L443 MCU 处理非敏感方面。其中包括管理卡的指纹传感器模块和用户界面。STPay-Topaz-Bio 平台还拥有无电池操作的能量收集功能，并符合接触式和非接触式卡的标准：EMV ISO 7816、ISO 14443。

引擎盖下的 MCU 复杂性

嵌入式系统设计都是关于幕后的复杂功能，可在用户级别实现强大的简单性。为满足当今要求苛刻的应用，MCU 供应商正在提供新型协处理、内存技术和特定于应用的功能，例如安全支付功能。

此处描述的解决方案可能会满足设计工程师的新需求，但对未来进步的需求将继续增长。

编辑:黄飞