超低功耗微控制器是便携式设备运动控制的理想选择

便携式和电池供电的设备无处不在，并且越来越多地控制日常功能。一个完美的例子是那些带有电机的小型机器人吸尘器，用于机械运动和方向控制。虽然这些现在似乎已成为日常功能，但这些小型机器人内部的电子设备继续将设计人员推向小尺寸、重量和功率效率的极限，同时包装完整的处理工具箱。

当许多必要的电子设备可以封装到一个IC中时，它会有所帮助。ADI公司的就是这种情况。这是一款非常小巧、超低功耗、高度集成的 32 位微控制器，专为电池供电设备和无线传感器而设计。它具有强大的ARM Cortex M4处理器和浮点单元（FPU），由于其复杂的传感器处理和电池寿命优化，它非常适合我提到的设备设计。

正如您想象的那样，MAX32672GTL+的应用包括运动/电机控制、工业传感器和电池供电的医疗设备。其应用也可以扩展到光通信模块和安全无线电调制解调器控制器。

MAX32672GTL+的功能框图揭示了这款小型动力器件的多功能性（图1）。

图 1：MAX32672GTL+ 微控制器的框图显示了其功耗和灵活性，从 Arm M4 内核到大量存储器、安全性、电源管理和 I/O 支持。（图片来源：ADI公司）

从存储器开始，MAX32672GTL+集成了1兆字节（MB）的闪存和200千字节的SRAM。具有纠错功能的内部闪存用于非易失性程序和数据存储。它被组织在两个大小相等的库中，以允许对实时固件更新进行边写边执行操作。

内部 200 KB SRAM 支持应用信息和相关数据的低功耗保留。为了增强系统可靠性，SRAM可以配置为160 KB，具有单错误校正和双错误检测（SEC–DED）代码，以保护存储设备免受数据损坏。纠错编码很重要：它在整个闪存、RAM 和缓存上实施，可确保在恶劣环境条件下极其可靠的代码执行。

对于所有重要的电源管理和控制，功能包括多种模式，提供高性能和低功耗选项的组合。其中包括电源电压和掉电监视器，以确保在断电和上电事件以及意外电源瞬变期间正常工作。

MAX32672GTL+具有多个串行I/O外设，包括I^2^C， I^2^S、SPI 和 UART。双向 I^2^C 接口实例可以以每秒 100 千比特 （kbps） 到 3400 kbps 的传输速率运行。SPI 接口的工作速度高达 50 兆比特/秒 （Mbps），并支持四线配置中的全双工操作。双向 I^2^S 音频总线可与音频放大器和编解码器配合使用。

最后，UART接口使用带有独立波特率发生器的两线或四线总线配置提供全双工异步串行通信。低功耗UART（LPUART）在最低功耗的睡眠模式下运行，以促进唤醒活动，而不会丢失任何数据。

除串行接口外，外设组合还包括多达 42 个通用 I/O （GPIO） 引脚、多达 4 个 32 位定时器、多达 2 个低功耗 32 位定时器和 12 通道、12 位逐次逼近寄存器 （SAR） 模数转换器 （ADC）。

从纯粹的硬件支持角度来看，串行数据链路、I/O引脚和ADC的组合使MAX32672GTL+成为需要大量数据处理的电机和其它旋转电机的强大控制器。

灵活的支持可加速控制和机器人设计

没有良好的支持工具，硬件就会受到限制。对于MAX32672GTL+，这不是问题。特定应用工具包括监控模拟或数字传感器的能力，以生成脉宽调制信号和解码来自正交轴编码器的数据。我非常喜欢针对电机控制和机器人应用的工具：它们消除了大部分复杂性，使设计启动和运行变得更加容易。

正交解码器接口根据两相信号线（QEA 和 QEB）以及来自轴编码器的索引信号 （QEI） 破译旋转机器轴的轴角和旋转速度。用户选择的 X1、X2 或 X4 倒计时可用于控制解码操作的角度分辨率。轴的旋转在 32 位位置计数器 （QDEC） 上跟踪特定事件，例如到达预设位置。QDEC 值表示轴的当前角位置。其他输出指示运动、方向和旋转方向的变化（图 2）。

图 2：正交输入 QEA 和 QEB（由正交时钟计时）根据旋转方向递增或递减 QDEC 计数器。输出信号指示运动 （QDEC_INTFL）、方向 （QDIR） 和方向变化 （QDEC_INTRL）。（图片来源：ADI公司）

MAX32672GTL+集成了高级加密标准（AES）硬件来保护器件。AES 密钥由软件自动生成并存储在专用闪存区域中，以防止篡改。它包括一个真随机数生成器（TRNG），为加密种子或强加密密钥提供随机数，以确保数据隐私。

所有这些处理能力都包含在一个小型 40 引脚 TQFN-EP 封装中，该封装的尺寸仅为 5 毫米 x 5 毫米 x 0.4 毫米。该器件具有五种不同的功率模式，可在操作上提供极大的灵活性，同时最大限度地降低功耗。微控制器采用 1.1 V 电源供电，在活动模式下每兆赫兹 （MHz） 仅消耗 61.5 微安 （mA），最大时钟速率为 100 MHz。

ADI公司的MAX32672EVKIT评估板为测量MAX32672GTL+微控制器的功能提供了一个平台（图3）。任何想要使用此微控制器的人都会发现该评估板是一个很好的设计起点。

图 3：ADI 公司的 MAX32672EVKIT# 评估板具有 MAX32672GTL+，带有预编程演示功能，可访问用户开发的程序。（图片来源：ADI公司）

初始上电时，评估板执行演示程序。除此之外，该评估板通过其内部I/O端口提供访问，软件开发套件（SDK）可用于编写自己的程序。

结论

MAX32672GTL+是一款小尺寸、低功耗、功能强大、灵活的方案，适用于电机/运动控制、工业传感器和电池供电的医疗设备：机器人吸尘器就是一个完美的例子。凭借其评估套件和丰富的工具支持，我怀疑还会有许多其他基于它的有趣设计很快就会激增。如果您有想法，请告诉我。

审核编辑 黄昊宇