FT900/1/2/3嵌入式微控制器的特性与应用解析

一、引言

在嵌入式系统设计领域，选择一款合适的微控制器至关重要。FT900/1/2/3嵌入式微控制器凭借其高性能、低功耗以及丰富的外设接口，成为众多工程师的理想之选。本文将详细介绍FT90x系列微控制器的特性、应用场景及相关技术要点。

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二、FT90x系列概述

FT90x系列包含FT900、FT901、FT902和FT903，是面向嵌入式应用的32位RISC片上系统（SoC）微控制器，具有高度集成和低功耗的特点。

2.1 核心性能

• 处理器：采用高性能、低功耗的32位FT32核心处理器，运行频率可达100MHz，每MHz能实现高达3.1 DMIPS的性能，且具有真正的零等待状态（0WS）。
• 内存：拥有256kB的片上Flash内存、256kB的片上影子程序内存以及64kB的片上数据内存，为程序运行和数据存储提供了充足的空间。
• 安全配置：配备EFUSE用于安全配置，增强了系统的安全性。

2.2 时钟与通信接口

• 时钟：集成锁相环（PLL），支持外部12MHz晶体和直接外部时钟源输入，同时支持32.768 kHz实时时钟。
• USB接口：包含一个USB2.0 EHCI兼容主机控制器和一个USB2.0外设控制器，支持高速（480 Mbit/s）、全速（12 Mbit/s）和低速（1.5 Mbit/s）传输，且支持等时、中断、控制和批量传输。
• 以太网接口：FT900和FT901支持10/100 Mbps以太网，符合IEEE 802.3/802.3u标准。
• CAN总线接口：FT900和FT902配备两个CAN控制器，支持CAN协议2.0的A和B部分，数据速率高达1 Mbit/s。

2.3 其他接口

• SPI接口：一个SPI主设备支持单/双/四模式数据传输，时钟速率高达25 MHz；两个SPI从设备支持25MHz时钟的单数据传输。
• I2C接口：两个I2C总线接口可配置为主设备或从设备，支持标准/快速/快速加/高速模式数据传输，最大数据传输速率可达3.4 Mbit/s，且支持时钟拉伸。
• I2S接口：可配置为主设备或从设备，提供24.576 MHz和22.5792 MHz两种时钟输入选项，以支持不同音频采样率的I2S主模式。
• UART接口：可配置为一个全可编程UART0或两个简单接口UART0和UART1，并具备CTS / RTS控制功能。

2.4 其他特性

• 定时器：拥有四个带预分频和看门狗功能的用户定时器。
• 并行接口：8位并行数据接口支持相机数据采集。
• PWM通道：支持7个独立的PWM通道，其中通道0和1可配置为PCM 8位/16位立体声音频输出。
• SD主机控制器：兼容标准规范V3.0，支持高达25 MHz的SD时钟速度，软件支持SD/SDHC/SDXC卡格式。
• ADC和DAC：支持两个10位DAC 0/1通道输出，采样率约为1 MS/s；支持七个10位ADC 1/7通道输入，采样率高达约960 kS/s。
• 电源管理：采用单3.3伏电源供电，内置1.2 V稳压器，3.3伏I/O电源供电，支持USB电池充电规范Rev 1.2，具备VBUS电源切换和过流控制功能，以及上电复位（POR）。
• 温度范围：工作温度范围为 -40°C至85°C，适用于多种环境。
• 封装：采用紧凑的无铅100引脚封装，符合RoHS标准。

三、典型应用场景

3.1 家庭与工业自动化

• 家庭安全系统：利用其丰富的接口可连接各种传感器和执行器，实现对家庭环境的监控和控制。
• CCTV监控：通过以太网接口实现视频数据的传输和处理，保障家庭和公共场所的安全。
• 工业自动化：CAN总线接口可用于工业设备之间的通信，实现工业生产的自动化控制。

3.2 音频与医疗应用

• 嵌入式音频应用：I2S接口和PWM通道可实现高质量的音频输出，满足音频设备的需求。
• 医疗设备：虽然该产品不适合用于可能导致人身伤害的医疗设备，但可用于一些非关键的医疗辅助设备，如数据采集和监测。

3.3 其他应用

• 电机驱动和应用控制：PWM通道可用于电机的调速和控制，实现精确的运动控制。
• 仪器仪表：ADC和DAC接口可用于数据采集和信号处理，满足仪器仪表的测量和控制需求。
• 电表和数据采集系统：以太网和UART接口可实现数据的远程传输和采集，适用于智能电网和工业数据采集。

四、产品型号与封装

4.1 型号选择

型号	封装	特性
FT900Q-X	100 Pin QFN，间距0.4mm，尺寸12mm x 12mm x 0.75mm	支持CAN总线和以太网功能
FT900L-X	100 Pin LQFP，间距0.5mm，尺寸14mm x 14mm x 1.40mm	支持CAN总线和以太网功能
FT901Q-X	100 Pin QFN，间距0.4mm，尺寸12mm x 12mm x 0.75mm	支持以太网，不支持CAN总线
FT901L-X	100 Pin LQFP，间距0.5mm，尺寸14mm x 14mm x 1.40mm	支持以太网，不支持CAN总线
FT902Q-X	100 Pin QFN，间距0.4mm，尺寸12mm x 12mm x 0.75mm	支持CAN总线，不支持以太网
FT902L-X	100 Pin LQFP，间距0.5mm，尺寸14mm x 14mm x 1.40mm	支持CAN总线，不支持以太网
FT903Q-X	100 Pin QFN，间距0.4mm，尺寸12mm x 12mm x 0.75mm	不支持CAN总线和以太网功能
FT903L-X	100 Pin LQFP，间距0.5mm，尺寸14mm x 14mm x 1.40mm	不支持CAN总线和以太网功能

4.2 封装代码

包装代码X的含义如下：

• -R：卷带包装，每卷1000个。
• -T：托盘包装，LQFP每托盘90个，QFN每托盘152个。

五、引脚配置与信号描述

5.1 引脚输出

文档提供了FT900 QFN-100和FT900 LQFP-100的引脚配置图，方便工程师进行硬件设计。

5.2 引脚描述

每个引脚都有详细的描述，包括引脚编号、名称、类型和功能。例如，CAN1_TXD/CAM_D0/GPIO17引脚，默认作为GPIO输入，内部下拉，同时还可作为CAN1发射器输出或相机数据0输入。

六、总结

FT900/1/2/3嵌入式微控制器以其高性能、低功耗和丰富的外设接口，为嵌入式系统设计提供了强大的支持。工程师在选择微控制器时，可根据具体的应用需求和设计要求，选择合适的型号和封装。同时，详细了解引脚配置和信号描述，有助于顺利完成硬件设计和开发。你是否在项目中使用过类似的微控制器？在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。