MCX E系列是恩智浦最廣泛的5V微控制器單元 (MCU) 產(chǎn)品組合，為工業(yè)和家電設(shè)計帶來了可擴展的性能、內(nèi)置的功能安全和長久的可靠性。

如今，人們對現(xiàn)代工業(yè)和家電系統(tǒng)的期望比以往任何時候都要高。電機需連續(xù)多年無故障運行，電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)必須能承受惡劣的工作條件，而每臺設(shè)備都需要防范網(wǎng)絡(luò)威脅和物理故障。顯然，要實現(xiàn)性能與安全之間的平衡絕非易事。

恩智浦新發(fā)布的MCX E31系列微控制器將改變這種局面。該系列5V MCU集內(nèi)置硬件安全機制、高級信息安全和增強的可靠性于一身，可幫助工程師在不犧牲性能與可靠性的前提下，顯著加快認證流程。

為何選擇MCX E31？

團隊在構(gòu)建安全關(guān)鍵型或工業(yè)系統(tǒng)時會面臨一系列反復(fù)出現(xiàn)的難題。認證工作需要工程師投入數(shù)月的時間、心血，系統(tǒng)可靠性難以在極端工作條件范圍內(nèi)得到驗證。此外，許多設(shè)計仍然需要多個MCU才能同時實現(xiàn)高性能和功能安全。

MCX E31系列結(jié)構(gòu)框圖

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MCX E31系列提供了一個硬件級解決方案。MCX E31正在通過TüV SüD SIL 2硬件安全等級認證 (目標認證完成時間為2026年1月)，具備邁向SIL 3的系統(tǒng)化路徑，同時集成EdgeLock安全區(qū)域，大幅簡化了安全和安保合規(guī)流程。結(jié)合高達135°C的工業(yè)級資質(zhì)和10年使用壽命預(yù)期，確保持續(xù)穩(wěn)定的運行，最大限度地減少停機時間和意外現(xiàn)場故障。

MCX E31系列主要特性一覽：

160MHz Arm Cortex-M7內(nèi)核，帶FPU/DSP

高達4MB閃存和512KB SRAM，均帶ECC保護

EdgeLock安全區(qū)域，通過PSA 2級認證

集成電源轉(zhuǎn)換與電機控制 (PCMC) 子系統(tǒng)

多達6個CAN FD和10/100Mbps以太網(wǎng)，支持TSN

高密度QFP選項可在相同封裝尺寸下將I/O數(shù)量翻倍，以擴展連接

-40°C至135°C的擴展工業(yè)溫度范圍，具備10年使用壽命預(yù)期

支持FRDM-MCXE31B開發(fā)板，配備MCUXpresso SDK和應(yīng)用代碼中心

解決嵌入式系統(tǒng)開發(fā)難題

現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)面臨著日益增長的壓力，不僅要提供高性能，還需具備經(jīng)驗證的安全性、長久可靠性以及簡化的設(shè)計流程。

MCX E31系列直面這些挑戰(zhàn)，通過硬件級創(chuàng)新來簡化認證流程、增強系統(tǒng)韌性，并減少對多個MCU的需求。以下是MCX E31產(chǎn)品組合如何幫助解決工業(yè)和家電開發(fā)中棘手難題的詳細說明。

為安全認證做好準備

MCX E31并非僅僅依賴通過認證的庫，而是在芯片層面集成安全功能。程序流監(jiān)測、冗余看門狗和錯誤報告等功能共同構(gòu)建了硬件級安全基礎(chǔ)，從而加快認證流程并降低系統(tǒng)的IEC 61508合規(guī)證明成本。

堅固耐用，持久可靠

可靠性的一方面是耐溫性，但這并非全部。工程師還需要能夠防范數(shù)據(jù)損壞和不可預(yù)測故障的機制。因此，MCX E31在閃存和靜態(tài)隨機存取存儲器 (SRAM) 上配備了糾錯碼 (ECC)，提供時鐘與電源監(jiān)測、以及具備可編程系統(tǒng)響應(yīng)的故障收集功能。無論系統(tǒng)處于何種壓力之下，其數(shù)據(jù)完整性和可預(yù)測的系統(tǒng)行為都能確保設(shè)備安全運行，避免意外停機。

功能更強，MCU更少

與采用Arm Cortex-M4F內(nèi)核的MCX E24相比，MCX E31通過其160MHz的Arm Cortex-M7內(nèi)核，為計算密集型應(yīng)用提升了性能。而且更進一步，它還直接集成了專用的電機控制與電源轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)、以太網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN) 以及6個CAN FD接口。通過將高性能計算、混合信號控制和強大的網(wǎng)絡(luò)功能相結(jié)合，MCX E31實現(xiàn)了原本需要多個器件才能構(gòu)建的整合型系統(tǒng)架構(gòu)。

MCX E31：工業(yè)系統(tǒng)的“芯”引擎

MCX E31系列并非普通的微控制器，而是驅(qū)動下一代更安全、更智能、互聯(lián)程度更高的工業(yè)系統(tǒng)的引擎。以下內(nèi)容展現(xiàn)了MCX E31如何幫助開發(fā)人員突破極限：

工業(yè)自動化和機器人

從高速輸送分揀器到精密機器人及無人機，MCX E31憑借其160MHz Cortex-M7內(nèi)核和集成的電機控制子系統(tǒng)，在單個芯片上實現(xiàn)了復(fù)雜的運動控制、實時安全功能和高級網(wǎng)絡(luò)功能。支持6路CAN FD總線和以太網(wǎng)TSN，提升整個工廠車間的可靠性并降低停機時間。

智能能源與電源轉(zhuǎn)換

無論是在開發(fā)家用或工業(yè)用儲能系統(tǒng)，還是分布式電池系統(tǒng)，MCX E31內(nèi)置的電源轉(zhuǎn)換加速器和堅固的安全特性都能助力您的設(shè)計在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運行，提供更長的正常運行時間，并更快地獲得安全認證。

安全家電與工具

想象一下經(jīng)久耐用的暖通空調(diào)、熱泵、鍋爐和電動工具。MCX E31擁有更寬的溫度范圍和SIL 2硬件完整性，即使在惡劣的環(huán)境中也能提供數(shù)年可靠、安全的運行。

醫(yī)療、交通及其他領(lǐng)域

從醫(yī)療泵和呼吸機到公共交通控制系統(tǒng)，MCX E31專為滿足國際公認的安全標準(IEC60601、EN50128和IEC61511) 而設(shè)計。因此，您所打造的不僅是設(shè)備，更是信任的基石、安全的承諾與心安的守護。

內(nèi)置的差異化優(yōu)勢

大多數(shù)同類MCU通過在通用芯片上疊加經(jīng)過認證的軟件庫來實現(xiàn)功能安全。這種方法存在不足，因為它增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，并將更多的認證負擔(dān)轉(zhuǎn)移給了設(shè)計團隊。

MCX E31則截然不同，其硬件設(shè)計本身已包含安全性，具備TüV認證的SIL 2安全等級和系統(tǒng)化SIL 3實現(xiàn)能力。有了它，工程師可獲得更堅實的合規(guī)基礎(chǔ)，減少對外部安全機制的需求。

為了進一步支持安全關(guān)鍵型應(yīng)用，MCX E31包含一套全面的安全使能套件，其中包括：

存儲器測試庫，用于補充ECC覆蓋范圍，實現(xiàn)實時存儲器診斷。

CPU內(nèi)置自檢 (BIST) 能力，確保持續(xù)的處理器完整性。

安全文檔和分析報告，以簡化集成和認證工作。

其他解決方案還通常依賴于采用率較低的處理器架構(gòu)，這限制了生態(tài)系統(tǒng)支持和長期可擴展性。相比之下，MCX E31基于獲得廣泛支持的Arm Cortex-M7內(nèi)核構(gòu)建，消除了入門障礙。因此，MCX E31更易于集成，能獲得工具鏈更好的支持，并且更能適應(yīng)未來的設(shè)計需求。

完善的開發(fā)支持

為了幫助工程師更快地從概念過渡到部署，MCX E31系列已推出FRDM-MCXE31B開發(fā)板。該解決方案提供了一個模塊化且易于使用的平臺，讓您能立即體驗器件的各項外設(shè)與子系統(tǒng)。特性包括：

Arm Cortex-M7內(nèi)核，運行頻率高達160MHz

板載支持TSN的10/100Mbps以太網(wǎng)，以及3個CAN FD物理層接口與連接器

Arduino、MikroBUS和PMOD連接器，用于連接擴展板與外設(shè)板

集成加速度傳感器、磁控開關(guān)和8MB外部SPI閃存

USB Type-C供電，支持3.3V或5V可選工作電壓，以及串行線調(diào)試/微控制器單元鏈接 (SWD/MCU-Link)

與MCUXpresso軟件和工具相結(jié)合，該解決方案提供優(yōu)化的驅(qū)動程序、中間件以及持續(xù)更新的認證庫，從而簡化啟動流程，縮短開發(fā)周期。當需要加速開發(fā)時，補充性應(yīng)用代碼中心 (ACH)提供超過140個即用型示例與教程，其中包括專為MCX E31定制的安全與連接用例。

FRDM-MCXE31B開發(fā)板

安全就緒支持

除了傳統(tǒng)的使能工具，MCX E31還通過以下方式加速安全應(yīng)用的開發(fā)：

基礎(chǔ)支持包，包含必要的庫和文檔，助力快速啟動定制安全應(yīng)用。

FuSa開發(fā)包 (行業(yè)獨有)，包含一個正在申請TüV認證的安全軟件框架 (SAF)，該框架可實現(xiàn)芯片運行所需的基本安全功能。此套件由恩智浦提供許可，能幫助客戶顯著節(jié)省時間、成本和工程投入。

已加入恩智浦的Safe Assure計劃，開發(fā)人員可訪問更廣泛的安全技術(shù)社區(qū)，獲得恩智浦的直接技術(shù)支持，加強跨產(chǎn)品組合的功能安全協(xié)作。

MCX E31的優(yōu)勢

總而言之，MCX E31系列集多種獨特優(yōu)勢于一身：

內(nèi)置功能安全，正在申請TüV的SIL 2硬件安全等級認證，具備系統(tǒng)化SIL 3能力，并配備功能安全開發(fā)包。

長久的可靠性，產(chǎn)品資質(zhì)認證溫度高達135°C，并確保在105°C的環(huán)境溫度下具備10年的使用壽命。

高性能計算，搭載160MHz Arm Cortex-M7內(nèi)核和集成的電機控制子系統(tǒng)。

豐富的連接，配備6個CAN FD接口和支持TSN的10/100Mbps以太網(wǎng)。

通過EdgeLock安全區(qū)域?qū)崿F(xiàn)安全運行，通過PSA 2級認證

無論您正在設(shè)計工業(yè)自動化系統(tǒng)、能源系統(tǒng)還是高端家電，MCX E31系列都能助您加速產(chǎn)品認證、簡化系統(tǒng)設(shè)計并最大限度地提高長期性能。

想深入了解MCX E31，并探索助您安心構(gòu)建的工具？查看以下資源：

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MCX E31產(chǎn)品頁面，了解詳情>>

MCUXpresso軟件和工具，了解詳情>>

應(yīng)用代碼中心，了解詳情>>

本文作者

Raphael Apfeldorfer，恩智浦半導(dǎo)體工業(yè)邊緣MCX產(chǎn)品團隊產(chǎn)品市場經(jīng)理。Raphael A是一位技術(shù)型市場專家，現(xiàn)任恩智浦半導(dǎo)體工業(yè)邊緣MCX產(chǎn)品線市場經(jīng)理。他擁有豐富的無線通信與半導(dǎo)體行業(yè)背景，曾在應(yīng)用工程與市場推廣領(lǐng)域積累了深厚經(jīng)驗，擁有Supelec與佐治亞理工學(xué)院的電氣工程碩士學(xué)位。