FT905/6/7/8嵌入式微控制器：高集成度與低功耗的完美結(jié)合

在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，一款性能卓越、功能豐富的微控制器往往是產(chǎn)品成功的關(guān)鍵。今天，我們就來深入了解一下Future Technology Devices International（FTDI）公司推出的FT905/6/7/8系列嵌入式微控制器，看看它為我們帶來了怎樣的驚喜。

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一、產(chǎn)品概述

FT90x系列包含F(xiàn)T905、FT906、FT907和FT908這四款完全集成的32位RISC片上系統(tǒng)（SoC）微控制器，專為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)，具備高度集成和低功耗的顯著特點(diǎn)。其運(yùn)行頻率高達(dá)100MHz的高性能、低功耗32位FT32core處理器，為各種復(fù)雜應(yīng)用提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力。

二、主要特性

（一）處理器與內(nèi)存

1. 高性能處理器：FT32core處理器以100MHz的頻率運(yùn)行，搭配256kB的片上閃存和256kB的片上影子程序內(nèi)存，以及64kB的片上數(shù)據(jù)內(nèi)存，為程序運(yùn)行和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供了充足的空間。
2. 零等待狀態(tài)：具備真正的零等待狀態(tài)（0WS），每兆赫茲性能可達(dá)3.1 DMIPS，確保了高效的數(shù)據(jù)處理。

（二）通信接口

1. USB接口：集成了一個(gè)USB2.0 EHCI兼容主機(jī)控制器和一個(gè)USB2.0外設(shè)控制器，支持高速（480Mbit/s）、全速（12Mbit/s）和低速（1.5Mbit/s）的數(shù)據(jù)傳輸，還支持等時(shí)、中斷、控制和批量傳輸，同時(shí)支持USB電池充電規(guī)范Rev 1.2。
2. 以太網(wǎng)接口：FT905和FT906支持10/100Mbps以太網(wǎng)，符合IEEE 802.3/802.3u標(biāo)準(zhǔn)，為網(wǎng)絡(luò)通信提供了可靠的保障。
3. CAN總線接口：FT905和FT907配備兩個(gè)CAN控制器，支持CAN協(xié)議2.0的A和B部分，數(shù)據(jù)速率高達(dá)1Mbit/s，適用于汽車和工業(yè)等領(lǐng)域的通信需求。
4. SPI和I2C接口：一個(gè)SPI主設(shè)備支持單/雙/四模式數(shù)據(jù)傳輸，時(shí)鐘速率高達(dá)25MHz；一個(gè)SPI從設(shè)備支持單數(shù)據(jù)傳輸，時(shí)鐘為25MHz。I2C總線接口可配置為主設(shè)備或從設(shè)備，支持標(biāo)準(zhǔn)/快速/快速加/高速模式數(shù)據(jù)傳輸，最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)3.4Mbit/s。
5. UART接口：UART接口可配置為一個(gè)全可編程UART0或兩個(gè)簡單的UART0和UART1，具備CTS / RTS控制功能。

（三）其他特性

1. 實(shí)時(shí)時(shí)鐘：支持32.768 kHz實(shí)時(shí)時(shí)鐘，使用內(nèi)部調(diào)節(jié)器電壓，無需外部電池供電，可產(chǎn)生特定日期/時(shí)間設(shè)置的報(bào)警中斷，硬件復(fù)位不影響RTC計(jì)數(shù)器。
2. 調(diào)試接口：支持一線調(diào)試器，可將固件下載到閃存或影子程序內(nèi)存，還支持軟件調(diào)試。
3. 定時(shí)器和PWM：擁有四個(gè)用戶定時(shí)器，具備預(yù)分頻和看門狗功能，支持7個(gè)獨(dú)立的PWM通道，其中通道0和1可配置為PCM 8位/16位立體聲音頻輸出。
4. ADC和DAC：支持兩個(gè)10位DAC 0/1通道輸出，采樣率約為1 MS/s；支持四個(gè)10位ADC 1/4通道輸入，采樣率高達(dá)約960 KS/s。
5. 電源管理：采用單3.3伏電源供電，內(nèi)置1.2 V穩(wěn)壓器，支持VBUS電源切換和過流控制，提供上電復(fù)位（POR）信號(hào)以指示穩(wěn)壓器穩(wěn)定。工作溫度范圍為 -40°C至85°C，適用于各種惡劣環(huán)境。

三、典型應(yīng)用

FT90x系列微控制器適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如家庭安全系統(tǒng)、家庭自動(dòng)化、嵌入式音頻應(yīng)用、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用控制、電表、CCTV監(jiān)控、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備、儀器儀表和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。不同的型號(hào)在功能上有所側(cè)重，用戶可以根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。例如，F(xiàn)T905支持CAN總線和以太網(wǎng)功能，適用于需要同時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線通信和網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用；FT906支持以太網(wǎng)但不支持CAN總線，更適合側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)通信的場(chǎng)景；FT907支持CAN總線但不支持以太網(wǎng)，適用于現(xiàn)場(chǎng)總線通信需求較大的應(yīng)用；FT908則不支持CAN總線和以太網(wǎng)功能，可用于對(duì)通信要求較低的應(yīng)用。

四、引腳與封裝

（一）引腳描述

文檔詳細(xì)介紹了FT905在QFN - 76和LQFP - 80兩種封裝下的引腳配置和功能。每個(gè)引腳都有明確的類型（如輸入、輸出、電源等）和詳細(xì)的描述，工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)可以根據(jù)這些信息進(jìn)行合理的引腳分配和連接。例如，CAN0_TXD/GPIO15引腳既可以作為CAN0的發(fā)送輸出，也可以作為通用輸入輸出引腳使用，默認(rèn)情況下為GPIO輸入，內(nèi)部下拉。

（二）封裝參數(shù)

FT90x系列提供了緊湊的無鉛76引腳QFN和80引腳LQFP封裝，所有封裝均符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。文檔中給出了兩種封裝的詳細(xì)尺寸、標(biāo)記和焊料回流曲線參數(shù)，方便工程師進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)和焊接工藝的選擇。

五、電氣特性

（一）絕對(duì)最大額定值

文檔明確給出了FT90x系列設(shè)備的絕對(duì)最大額定值，包括存儲(chǔ)溫度、環(huán)境溫度、電源電壓等參數(shù)。超過這些額定值可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成永久性損壞，因此在使用過程中必須嚴(yán)格遵守。

（二）直流特性

詳細(xì)描述了設(shè)備在不同工作模式下的電壓、電流等參數(shù)，如I/O操作電源電壓、電源關(guān)斷電流、空閑電流、系統(tǒng)工作電流等。這些參數(shù)對(duì)于評(píng)估設(shè)備的功耗和性能非常重要，工程師可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行電源設(shè)計(jì)和功耗優(yōu)化。

（三）交流特性

包括系統(tǒng)時(shí)鐘、RTC時(shí)鐘、USB I/O引腳、以太網(wǎng)I/O引腳、I2C總線I/O引腳和SPI I/O引腳的動(dòng)態(tài)特性。例如，系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率、抖動(dòng)、占空比等參數(shù)，以及各種接口的信號(hào)上升/下降時(shí)間、匹配時(shí)間等，這些參數(shù)對(duì)于確保設(shè)備的正常通信和數(shù)據(jù)傳輸至關(guān)重要。

六、應(yīng)用信息

（一）晶體振蕩器

晶體振蕩器可工作在12MHz頻率，有兩種配置方式：一種是使用外部晶體和電容，芯片內(nèi)部集成反饋電阻；另一種是直接輸入12MHz外部時(shí)鐘信號(hào)。工程師可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的配置方式。

（二）RTC振蕩器

RTC振蕩器使用32.768 kHz晶體和電容，也可以直接輸入外部32.768 kHz時(shí)鐘信號(hào)。同樣，工程師需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。

（三）標(biāo)準(zhǔn)I/O引腳配置

標(biāo)準(zhǔn)I/O引腳具有多種配置模式，如輸出驅(qū)動(dòng)使能、輸出驅(qū)動(dòng)能力控制、輸出擺率控制、開漏輸出、上拉/下拉輸入、保持器輸入和施密特觸發(fā)器輸入等。默認(rèn)配置為除GPIO 0/1/2外的輸入下拉，所有I/O引腳都具有ESD保護(hù)。

（四）USB和以太網(wǎng)接口

文檔給出了USB2.0外設(shè)和主機(jī)接口以及10/100 Mb/s以太網(wǎng)接口的連接示例和配置方法。在設(shè)計(jì)USB接口時(shí)，需要注意提供合適的電源和參考電壓；在設(shè)計(jì)以太網(wǎng)接口時(shí)，需要通過1:1磁變壓器和RJ - 45進(jìn)行連接，并提供合適的電源和參考電壓。同時(shí)，文檔還介紹了在不使用以太網(wǎng)和USB外設(shè)時(shí)的連接方法，以確保設(shè)備的正常工作。

七、總結(jié)

FT905/6/7/8系列嵌入式微控制器以其高度集成的功能、低功耗的特性和豐富的接口，為嵌入式應(yīng)用提供了一個(gè)強(qiáng)大而靈活的解決方案。無論是在家庭自動(dòng)化、工業(yè)控制還是醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，都能發(fā)揮出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。作為電子工程師，我們可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，充分利用這些特性，設(shè)計(jì)出更加高效、可靠的嵌入式系統(tǒng)。但在使用過程中，我們也需要嚴(yán)格遵守設(shè)備的電氣特性和應(yīng)用要求，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。你在使用類似微控制器的過程中，遇到過哪些有趣的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。