Microchip Technology ATSAM4C32 32位微控制器 (MCU) 是一款用于智能能源應(yīng)用的系統(tǒng)級(jí)芯片 (SoC)，基于兩個(gè)高性能Arm? Cortex?-M4 RISC處理器構(gòu)建。ATSAM4C32的最大工作速度為120MHz，具有2MB嵌入式閃存、304KB SRAM，以及每個(gè)內(nèi)核一個(gè)片上緩存。雙Arm Cortex-M4架構(gòu)支持在單個(gè)器件中集成應(yīng)用層、通信層和安全功能，能夠通過16位外部總線接口擴(kuò)展程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Microchip Technology ATSAM4C32 32位微控制器數(shù)據(jù)手冊.pdf

ATSAM4C32 MCU的外設(shè)集包括一個(gè)高級(jí)加密引擎、防篡改、浮點(diǎn)單元 (FPU)、一個(gè)USB全速主機(jī)/設(shè)備端口、五個(gè)USART、兩個(gè)UART、兩個(gè)TWI和多達(dá)七個(gè)SPI 。該器件還包含一個(gè)PWM定時(shí)器、兩個(gè)3通道通用16位定時(shí)器、一個(gè)運(yùn)行在備份域上耗流低至0.5μA的低功耗校準(zhǔn)RTC，以及一個(gè)50x6分段LCD控制器。
SAM4C系列是一個(gè)可擴(kuò)展的平臺(tái)，與Microchip業(yè)界領(lǐng)先的SAM4標(biāo)準(zhǔn)微控制器一起，為世界各地的智能儀表設(shè)計(jì)人員提供前所未有的成本結(jié)構(gòu)、性能和靈活性。

特性

• 應(yīng)用/主器件內(nèi)核
  • Arm Cortex-M4，運(yùn)行頻率高達(dá)120MHz
  • 內(nèi)存保護(hù)單元 (MPU)
  • DSP指令
  • Thumb?-2指令集
  • 指令和數(shù)據(jù)緩存控制器，帶2KB緩存
  • 存儲(chǔ)器
    • 高達(dá)2MB嵌入式閃存，用于程序代碼（I-Code 總線）和程序數(shù)據(jù)（D-Code總線），內(nèi)置ECC（2位錯(cuò)誤檢測和每128位1位校正）
    • 高達(dá)256Kb嵌入式SRAM (SRAM0)，用于程序數(shù)據(jù)（系統(tǒng)總線）
    • 8Kb ROM，具有嵌入式引導(dǎo)加載程序例程 (UART) 和應(yīng)用程序內(nèi)編程 (IAP) 例程
• 協(xié)處理器（具有分離應(yīng)用、通信或計(jì)量功能的能力）
  • Arm Cortex-M4，運(yùn)行頻率高達(dá)120MHz
  • 符合IEEE? 754標(biāo)準(zhǔn)的單精度浮點(diǎn)單元 (FPU)
  • DSP指令
  • Thumb-2指令集
  • 指令和數(shù)據(jù)緩存控制器，具有2Kb緩存
  • 存儲(chǔ)器
    • 高達(dá)32Kb嵌入式SRAM (SRAM1)，用于程序代碼（I-Code總線）和程序數(shù)據(jù)（D-Code總線和系統(tǒng)總線）
    • 高達(dá)16KB嵌入式SRAM (SRAM2)，用于程序數(shù)據(jù)（系統(tǒng)總線）
• 對(duì)稱/異步雙核架構(gòu)
  • 基于中斷的處理器間通信
  • 異步時(shí)鐘
  • 每個(gè)內(nèi)核一個(gè)中斷控制器 (NVIC)
  • 每個(gè)外設(shè)IRQ路由至每個(gè)NVIC輸入
• 共享系統(tǒng)控制器
  • 電源
    • 嵌入式內(nèi)核和LCD穩(wěn)壓器，用于單電源工作
    • 上電復(fù)位 (POR)、掉電檢測器 (BOD) 和安全運(yùn)行雙看門狗
    • 超低功耗備份模式（25°C時(shí)典型值<5μA）
  • 時(shí)鐘
    • 3MHz至20MHz振蕩器，支持晶體、陶瓷諧振器或外部時(shí)鐘，還支持時(shí)鐘故障檢測
    • 超低功耗768kHz振蕩器，支持晶體或外部時(shí)鐘信號(hào)和頻率監(jiān)控
    • 高精度4/8/12MHz工廠微調(diào)內(nèi)部RC振蕩器，具有動(dòng)態(tài)微調(diào)功能
    • 一個(gè)高達(dá)240MHz的高頻PLL，一個(gè)帶內(nèi)部32kHz輸入的8MHz PLL，用作高頻PLL的源
    • 低功耗減慢時(shí)鐘內(nèi)部RC振蕩器作為永久時(shí)鐘
  • 超低功耗RTC，具有 Gregorian和Persian日歷、 備份模式下波形生成，以及用于768kHz晶體頻率補(bǔ)償電路的時(shí)鐘校準(zhǔn)電路
  • 多達(dá)23個(gè)外設(shè)DMA (PDC) 通道
• 加密
  • 高性能AES，128至256位，具有各種模式 (GCM、CBC、ECB、CFB、CBC-MAC、CTR)
  • TRNG（高達(dá)38Mb/s流，經(jīng)Diehard和FIPS測試）
  • 公鑰加密加速器和相關(guān)ROM庫，用于RSA、ECC、DSA、ECDSA
  • 基于安全散列算法 (SHA1、SHA224、SHA256)、DMA輔助的完整性檢查模塊 (ICM)
• 安全
  • 多達(dá)四個(gè)物理防篡改檢測I/O，帶時(shí)間戳和立即清除通用備份寄存器
  • 安全位，防止從JTAG訪問器件
• 共享外設(shè)
  • 一個(gè)低功耗分段LCD控制器
    • 顯示能力：50段和6個(gè)公共端子
    • 軟件可選LCD輸出電壓（對(duì)比度）
    • 在低功耗模式下低電流消耗
    • 它可以用于備份模式
  • 多達(dá)五個(gè)USART，具有ISO7816、IrDA?、RS-485、SPI和曼徹斯特模式
  • 兩個(gè)2線式UART，其中一個(gè) UART (UART1) 支持光收發(fā)器，為手持設(shè)備（如校準(zhǔn)器）提供電隔離串行通信，符合NSI-C12.18或IEC62056-21標(biāo)準(zhǔn)。
  • 全速USB主機(jī)和設(shè)備端口（僅在144引腳封裝的SAM4C32E上提供）
  • 多達(dá)兩個(gè)400kHz主/從和多主器件兩線式接口（I^2^C兼容）
  • 多達(dá)七個(gè)串行外設(shè)接口 (SPI)
  • 兩個(gè)三通道16位計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有捕獲、波形、比較和PWM模式
  • 用于步進(jìn)電機(jī)的正交解碼器邏輯和2位灰色上/下計(jì)數(shù)器
  • 4通道16位脈寬調(diào)制器
  • 32位實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器
• 模擬轉(zhuǎn)換模塊
  • 8通道、500kS/s、低功耗10位SAR ADC，帶數(shù)字平均器，在30kS/s時(shí)具有12位分辨率
  • 軟件控制片上基準(zhǔn)電壓范圍：6V至3.4V
  • 溫度傳感器和備用電池電壓測量通道
• 調(diào)試
  • 采用通用SW-DP/SWJ-DP實(shí)現(xiàn)的星形拓?fù)銩HB-AP調(diào)試訪問端口，提供比菊花鏈拓?fù)涓叩男阅?/li>
  • 兩個(gè)內(nèi)核之間的調(diào)試同步（交叉觸發(fā)至/來自每個(gè)內(nèi)核，用于Halt和Run模式）
• I/O
  • 多達(dá)106條I/O線路，具有外部中斷功能（邊沿或電平靈敏度）、施密特觸發(fā)器、內(nèi)部上拉/下拉、去抖、毛刺濾波和片上串聯(lián)電阻終端
• 封裝
  • 14mmx14mm LQFP-100；0.5mm間距
  • 14mmx14mm TQFP-100; 0.5mm間距
  • 20mmx20mm TQFP-144; 0.5mm間距

框圖

Microchip SAM4C32 雙核 Cortex-M4 微控制器：為智能電表與工業(yè)控制打造的高性能安全平臺(tái)

概述

Microchip 的 SAM4C 系列 是一款專為智能電表及工業(yè)控制應(yīng)用設(shè)計(jì)的 雙核 ARM Cortex-M4 微控制器 。該系列芯片集成了高性能處理能力、豐富的存儲(chǔ)資源、先進(jìn)的加密引擎與多種通信接口，適用于對(duì)安全性、實(shí)時(shí)性和功耗有嚴(yán)格要求的嵌入式系統(tǒng)。

核心架構(gòu)

SAM4C 采用 雙核 Cortex-M4 設(shè)計(jì) ，分別為主應(yīng)用核心（CM4P0）和協(xié)處理器核心（CM4P1），最高運(yùn)行頻率達(dá) 120 MHz 。雙核架構(gòu)支持任務(wù)分離，例如將應(yīng)用邏輯、通信協(xié)議棧和計(jì)量功能分別運(yùn)行于不同核心，提升系統(tǒng)響應(yīng)能力與可靠性。

內(nèi)存配置

• Flash 存儲(chǔ)器 ：最高 2 MB，支持雙平面存儲(chǔ)（Dual Plane），支持在線固件升級(jí)
• SRAM ：最高 304 KB，包括 SRAM0（256 KB）、SRAM1（32 KB）和 SRAM2（16 KB）
• Cache ：每核心獨(dú)立 2 KB 指令/數(shù)據(jù)緩存
• 外部總線接口（EBI） ：支持 16 位數(shù)據(jù)總線，可擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器

安全特性

SAM4C 在硬件層面提供了多重安全機(jī)制：

• 加密引擎 ：
  • AES 128/256（支持 GCM、CBC、ECB 等模式）
  • 真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（TRNG）
  • 公鑰加密加速器（RSA、ECC、DSA、ECDSA）
  • 完整性檢查模塊（ICM），支持 SHA-1、SHA-224、SHA-256
• 防篡改檢測 ：
  • 4 路物理防篡改輸入，支持時(shí)間戳與立即清除備份寄存器
  • 安全位保護(hù)，防止未授權(quán) JTAG 訪問
• 唯一標(biāo)識(shí)符 ：每顆芯片具備 128 位唯一 ID

豐富的外設(shè)接口

SAM4C 提供了廣泛的外設(shè)資源，滿足復(fù)雜應(yīng)用需求：

• 通信接口 ：
  • 5 × USART（支持 ISO7816、IrDA、RS-485、SPI、Manchester）
  • 2 × UART（其中 UART1 支持光學(xué)隔離通信）
  • 7 × SPI
  • 2 × TWI（I2C 兼容）
  • USB Full-Speed Host/Device（僅 SAM4C32E）
• 定時(shí)與 PWM ：
  • 2 × 3 通道 16 位定時(shí)器
  • 4 通道 16 位 PWM
  • 32 位實(shí)時(shí)定時(shí)器（RTT）
• 模擬外設(shè) ：
  • 10 位 SAR ADC，8 通道，500 kS/s
  • 溫度傳感器與備份電池電壓檢測
• LCD 控制器 ：
  • 支持 50 段 × 6 共極的段式 LCD
  • 可在備份模式下工作

電源管理與低功耗設(shè)計(jì)

SAM4C 支持多種低功耗模式，適用于電池供電或需長期待機(jī)的應(yīng)用：

• 備份模式 ：功耗低至 0.5 μA ，僅 RTC、RTT 和備份區(qū)域運(yùn)行
• 等待模式 ：快速喚醒（< 10 μs），保持內(nèi)核供電
• 睡眠模式 ：僅停止核心時(shí)鐘，外設(shè)仍可運(yùn)行
• 靈活的電源方案 ：
  • 支持單電源（1.6V–3.6V）或雙電源（備份電池）
  • 內(nèi)置核心與 LCD 電壓調(diào)節(jié)器

開發(fā)與調(diào)試支持

• 調(diào)試接口 ：SWD/JTAG 調(diào)試端口，支持雙核同步調(diào)試
• 啟動(dòng)方式 ：支持從 ROM（SAM-BA Bootloader）或 Flash 啟動(dòng)
• 編程接口 ：支持快速 Flash 編程接口（FFPI）和 In-Application Programming（IAP）

封裝與型號(hào)選擇

SAM4C 提供多種封裝選項(xiàng)：

• 100 引腳 LQFP/TQFP （14 × 14 mm）
• 144 引腳 LQFP （20 × 20 mm，僅 SAM4C32E）

型號(hào)區(qū)別主要在于 Flash 大小、SRAM 容量和部分外設(shè)配置，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)需求靈活選型。

應(yīng)用領(lǐng)域

• 智能電表（ residential & C&I）
• 工業(yè)自動(dòng)化與控制
• 能源管理系統(tǒng)
• 安全通信設(shè)備
• 醫(yī)療與計(jì)量儀器