關(guān)于SiLabs Precision32單片機(jī)的詳細(xì)分析報(bào)告

對(duì)于USB系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，芯片集成完整的USB PHY和模擬前端，可直接連接到USB連接器。其他大多數(shù)單片機(jī)需要一個(gè)外部USB上拉電阻和終端電路，所添加的小元器件總成本約為5美分。使用Precision32 MCU所節(jié)省下的元器件總成本可高達(dá)1.34美元。當(dāng)然，許多系統(tǒng)不需要LED背光或觸摸控制器，這降低了所節(jié)省的成本，但大多數(shù)設(shè)計(jì)將能夠節(jié)省至少3 0美分。如圖2所示，外部電路的減少也使電路板面積減小。

降低功耗

Silicon Labs公司注重Precision32 MCU在工作和休眠模式下低功耗設(shè)計(jì)，特別是針對(duì)Cortex-M3 CPU。在工作模式下，整個(gè)芯片僅消耗22mA（80MHz運(yùn)行速度），或者0.28mA/MHz。雖然飛思卡爾某些最新的Kinetis MCU也能運(yùn)行在0.25mA/MHz(最大72MHz運(yùn)行速度)，Silicon Labs的低功耗水平仍超過(guò)其他大多數(shù)同類型MCU產(chǎn)品。Precision32 MCU的休眠模式電流更加令人贊嘆：?jiǎn)?dòng)RTC時(shí)電流僅僅0.35uA，為業(yè)內(nèi)功耗最低。

該公司同時(shí)還專注于降低系統(tǒng)功耗，因?yàn)樵S多MCU應(yīng)用是由電池或通過(guò)USB規(guī)范的受限等級(jí)供電。對(duì)于開(kāi)發(fā)人員而言，集成上文提到的模擬器件，例如振蕩器和USB終端，可以縮短信號(hào)路徑長(zhǎng)度和集成外圍元器件，從而降低整個(gè)系統(tǒng)功耗。

此外，片上振蕩器使CPU可以運(yùn)行在任意需要的頻率；而如果采用8MHz外部晶體，MCU運(yùn)行頻率必須是8MHz的倍數(shù)。出于同樣的原因，Silicon Labs允許CPU和USB頻率獨(dú)立設(shè)置，而不是固定比例。這種靈活性使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠任意微調(diào)CPU頻率，提供所需的性能，同時(shí)保持最低速度和功耗。

減少設(shè)計(jì)時(shí)間

憑借其在8位MCU中設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，Silicon Labs在Precision32設(shè)計(jì)中內(nèi)置靈活的I/O系統(tǒng)。如圖3所示，芯片中包括兩個(gè)crossbar，可以連接任意I/O功能到不同引腳。在TQFP-80封裝示例中，Crossbarl連接引腳9-40，其中不包括引腳28和29，他們是電源和地引腳。Crossbarl支持1 4種不同內(nèi)部功能，包括多種串行接口、定時(shí)器和比較器等；這些功能能夠連接到crossbar支持的任何外部引腳。這些引腳中的一部分也能映射到ADC輸入或者5V兼容輸出。

極大的靈活性為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供多種好處。設(shè)計(jì)人員可以配置芯片引腳以簡(jiǎn)化電路板設(shè)計(jì)，例如配置輸出引腳靠近他們所要連接的芯片。在某些情況下，這種方法甚至可以允許使用更少布線層PCB，從而節(jié)省成本。此外，引腳再配置還可輕松應(yīng)對(duì)最終電路板變動(dòng)難題。

當(dāng)選擇哪些功能連接到引腳，哪些懸空時(shí)，這種方法能提供更大的靈活性。特別是在使用帶有少量I/O引腳的小型封裝時(shí)，靈活性顯得尤為重要。其他大多數(shù)MCU也提供一些配置，但是可能在每個(gè)引腳上僅支持一種或兩種功能，限制了選項(xiàng)數(shù)量，導(dǎo)致潛在的引腳沖突。

如此多的配置可能帶來(lái)混亂，因此Silicon Labs為設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)軟件工具，以簡(jiǎn)化配置。應(yīng)用程序構(gòu)建器( AppBuilder)工具提供圖形界面，允許設(shè)計(jì)人員使用拖拽功能配置引腳。一旦配置完成，工具能夠產(chǎn)生加載配置到MCU的引導(dǎo)代碼。該工具可以與商業(yè)IDE協(xié)同工作，包括Keil和IAR以及流行的Eclipse，Silicon Labs已經(jīng)加以調(diào)整Eclipse以支持Precision32產(chǎn)品。

圖三。Precision32 I/O crossbar。Silicon Labs MCU包括兩個(gè)內(nèi)部crossbar，能夠使任意I/O功能連接到不同引腳。

業(yè)界領(lǐng)先的低功耗

目前有多家供應(yīng)商提供基于ARM的32位單片機(jī)，Silicon Labs需要具備一些特殊功能使其脫穎而出。如表一所示，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手包括飛思卡爾半導(dǎo)體的新品Kinetis，意法半導(dǎo)體的STM32系列，以及德州儀器的Stellaris。其他廠商，例如Atmel、EnergyMicro和恩智浦也參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，但我們更關(guān)注市場(chǎng)領(lǐng)先者。為了方便與其他廠商廣泛的產(chǎn)品線比較，我們將盡量選擇類似CPU速度和內(nèi)存容量的幸好，也包括USB端口。

飛思卡爾的Kinetis產(chǎn)品具有極強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。其Cortex-M4 CPU與M3類似，但是包含DSP和可選FPU。在K20版本中，CPU可以達(dá)到100MHz，雖然新興的低功耗版本限制在72MHz。在這種低功耗模式下，新型Kinetis K20有與Precision32 MCU相當(dāng)?shù)墓ぷ麟娏?，同時(shí)運(yùn)行速度僅比Silicon Labs產(chǎn)品稍慢。然而，在休眠模式下，Kinetis消耗4.0uA-是Precision32 MCU電流消耗的10倍以上。

Kinetis產(chǎn)品中多數(shù)模擬性能與Precision32 MCU相當(dāng)，甚至提供更高分辨率的ADC和DAC。然而Precision32一些方面優(yōu)于Kinetis，包括針對(duì)低端市場(chǎng)的更小封裝。人們更擔(dān)憂的是Kinetis產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)度滯后，目前低功耗版本尚未提供樣品（計(jì)劃于2012年一季度末提供樣品）。此外，飛思卡爾的額外功能，例如DSP和FPU，將增加芯片尺寸，提高芯片價(jià)格。

Precision32混合信號(hào)MCU和主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手比較 *還提供更高功耗的100MHz運(yùn)行速率；*還提供128KB閃存、20KB SRAM、無(wú)DAC的6mm QFP-36封裝；**僅使用電池供電，Vdd供電時(shí)，電流4.0uA。（來(lái)源：各廠商）

ST提供多種基于ARM的MCU，而STM32FlOx是最匹配的產(chǎn)品，具有72MHz、Cortex-M3 CPU和全速USB接口o ST是Precision32系列產(chǎn)品中6mm小尺寸封裝的唯一競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。然而，ST 6mm封裝限制了Flash閃存和SRAM的容量大小，僅大約是Silicon Labs同外形尺寸產(chǎn)品的一半；最小封裝也禁止使用DAC。而全功能版本則需要l0mm封裝。