EFM32

EFM32

EFM32 Gecko MCU는[1] Cortex-M0+,[3] Cortex-M3[4], Cortex-M4 [5]등의 ARM Cortex-M[2] CPU를 기반으로 한 Energy Micro(현재의 Silicon Labs)의 혼합 신호 32비트 마이크로컨트롤러 집적회로 패밀리입니다.

개요

EFM32 마이크로컨트롤러는 서브마이크로암페어 전류 소비 시 완전 절전 모드까지 대부분의 기능을 사용할 수 있으므로 CPU가 절전 상태일 때 에너지 효율이 높고 자율적인 동작을 할 수 있습니다.EFM32는 이를 빠른 웨이크업 및 효율적인 처리와 결합하여 코드를 실행해야 할 때 CPU의 영향을 줄입니다.

EFM32의 딥 슬립 페리페럴의 좋은 예로는 Low Energy Sensor Interface(LESENSE)를 들 수 있습니다.LESENSE는 딥 슬립 모드에서 자율적으로 동작하면서 유도 센서, 용량 센서 및 저항 센서를 듀티 사이클링할 수 있습니다.Gecko MCU의 또 다른 중요한 측면은 주변기기가 서로 직접 연결되어 CPU의 웨이크업이나 개입 없이 통신할 수 있다는 것입니다.이 인터커넥트는 Peripheral Reflex System(PRS; 페리페럴 리플렉스 시스템)이라고 불립니다.

저전력 정지 및 차단 에너지 모드에서 상당한 기능을 사용할 수 있습니다.정지 모드에는 아날로그 비교기, 워치독타이머, 펄스 카운터, IC2 링크 및 외부 인터럽트가 포함됩니다.차단 모드에서는 제품에 따라 현재 소비량이 20~100nA인 응용 프로그램이 GPIO, 리셋, 실시간 카운터(RTC) 및 보존 메모리에 액세스할 수 있습니다.

EFM32 제품군은 ARM Cortex-M0+[7] 기반의 EFM32 Zero [6]Gecko부터 Cortex-M3[10] 및 Cortex-M4[11] 기반의 고성능 EFM32 Giant[8] Gecko 및 Wonder [9]Gecko에 이르기까지 다양한 하위 제품군으로 구성되어 있습니다.또한 EFM32 기술은 칩(SoC) 장치 상의 Sub-GHz 및 2.4GHz 무선 시스템 포트폴리오인 EFR32 Wireless [12]Gaptics의 기반이기도 합니다.

제품 패밀리:

가족 핵심 속도(MHz) 플래시 메모리(kB) RAM(kB) 유에스비 LCD 통신 패키지 커패시티브 센스
제로 게코 ARM 피질 M0+ 24 4,8,16,32 2,4 아니요. 아니요. I2C, I2S, SPI, UART, USART QFN24, QFN32, QFP48 완화 발진기
해피 게코 ARM 피질 M0+ 25 32,64 4,8 아니요, 네 아니요. I2C, I2S, SPI, UART, USART CSP36, QFN24, QFN32, QFP48 완화 발진기
작은 도마뱀붙이 ARM 피질 M3 32 4,8,16,32 2,4 아니요. 네. I2C, I2S, SPI, UART, USART BGA48, QFN24, QFN32, QFN64, QFP48, QFP64 완화 발진기
도마뱀붙이 ARM 피질 M3 32 16,32,64,128 8,16 아니요. 네. I2C, SPI, UART, USART BGA112, QFN32, QFN64, QFP100, QFP48, QFP64 완화 발진기
제이드 도마뱀붙이 ARM 피질 M3 40 128,256,1024 32,256 아니요. 아니요. I2C, I2S, SPI, UART, USART QFN32, QFN48, BGA125 디지털로의 캐패시턴스
표범 도마뱀붙이 ARM 피질 M3 48 64,128,256 32 네. 네. I2C, I2S, SPI, UART, USART BGA112, BGA120, CSP81, QFN64, QFP100, QFP64 완화 발진기
거대 도마뱀붙이 ARM 피질 M3 48 512,1024 128 네. 네. I2C, I2S, SPI, UART, USART BGA112, BGA120, QFN64, QFP100, QFP64 완화 발진기
진주 도마뱀붙이 ARM 코텍스 M4 40 128,256,1024 32,256 아니요. 아니요. I2C, I2S, SPI, UART, USART QFN32, QFN48, BGA125 디지털로의 캐패시턴스
원더 게코 ARM 코텍스 M4 48 64,128,256 32 네. 네. I2C, I2S, SPI, UART, USART BGA112, BGA120, CSP81, QFN64, QFP100, QFP64 완화 발진기
Silcion Labs의 EFM32

주요 속성

EFM32 MCU 포트폴리오의 중요한 장점은 에너지 효율입니다.에너지 효율은 완전 절전 모드에서의 자율 운전, 낮은 활성 전류 및 수면 전류, 빠른 기상 시간에서 비롯됩니다.EFM32 장치는 개발 주기를 단축하기 위해 구축되었다고 주장합니다.핀/소프트웨어 호환성이 있어 폭넓은 애플리케이션 요건에 걸쳐 확장 가능하며 여러 개발 플랫폼과도 호환됩니다.또한 MCU 아키텍처는 소프트웨어와 하드웨어(핀/패키지)의 호환성을 모두 갖춘 무선 Gako 포트폴리오(EFR32)의 공통 기본 구성 요소이기 때문에 EFM32 제품은 무선 애플리케이션에 대한 간단한 경로를 제공합니다.

기능

MCU는 코어와 메모리, 클럭 관리, 에너지 관리, 시리얼인터페이스, I/O포트, 타이머와 트리거, 아날로그 인터페이스, 보안 모듈 등 8개의 카테고리로 나눌 수 있습니다.

MCU의 기능은 다음과 같습니다.

  • 저에너지 모드
  • Peripheral Reflex System(PRS; 페리페럴 리플렉스 시스템). CPU 개입 없이 태스크 실행을 처리하는 8개의 트리거가 있는 페리페럴 인터커넥트 시스템입니다.
  • ARM Cortex-M 시리즈, Cortex-M0+부터 Cortex-M4까지
  • 클럭 레이트: 4 MHz ~48 MHz
  • 저주파 및 초저주파 클럭
  • 내부 전압 조절기
  • 플래시 메모리: 4 kB ~1024 kB 。
  • RAM: 2kB~128kB
  • 시리얼 디지털 인터페이스: USART, 저에너지 UART, I2C 및 USB.
  • MCU의 타이머 및 트리거 블록에는 Cryotimer[clarification needed], Low Energy Pulse Counter(PCNT; 저에너지 펄스 카운터) 및 백업 Real-Time-Counter(RTC; 실시간 카운터)가 포함됩니다.
  • 아날로그 모듈: ADC, DAC, 연산 증폭기 및 아날로그 비교기.
  • 하드웨어 암호화 엔진 및 Cyclic Redundancy Check(CRC; 순회용장검사)
  • 최대 93개의 범용 입력/출력(GPIO) 핀
  • 일부 모델에는 LCD 컨트롤러가 탑재되어 있습니다.

설계 및 개발 리소스

설계 및 개발 리소스에는 프리웨어 통합 개발 환경(IDE), 성능 분석 도구, 구성 도구 및 유틸리티, 컴파일러 및 개발 플랫폼, 소프트웨어 스택, 참조 코드 및 설계 예, 애플리케이션 노트, 교육 비디오, 백서 등이 포함됩니다.

Silicon Labs Simplicity[13] Studio는 그래픽 구성 도구, 에너지 프로파일링 도구, 무선 네트워크 분석 도구, 데모, 소프트웨어 예제, 문서, 기술 지원 및 커뮤니티 포럼을 갖춘 프리웨어 기반 개발 플랫폼입니다.또한 [14]ARM용 GCC, Keil,[15] IAR Embedded Workbench [16]및 기타 서드파티 툴을 포함한 컴파일러 도구 옵션도 포함되어 있습니다.

Simplicity Studio IDE 내의 툴에는 Advanced Energy Monitor(AEM)와 Network Debugger "패킷 트레이스"가 있습니다.Advanced Energy Monitor는 개발자가 애플리케이션 실행 중에 에너지 프로파일링을 수행할 수 있는 EFM32 도구입니다.또, 하드웨어와 소프트웨어의 양쪽 모두를 최적화하기 위해서, 코드의 직접적인 상관관계를 가능하게 한다고 주장합니다.Network Debugger는 무선 Gecko MCU를 사용하는 개발자가 네트워크상의 노드 전체에서 네트워크 트래픽과 패킷을 추적할 수 있는 도구입니다.

EFM32는 2016년 10월 Micro-Controller Operating System(uC/OS)(Micrium), FreeRTOS, GNU Chopstx, embOS(Seger), [17]mbed OS(ARM Labs)와 같은 여러 타사 실시간 운영 체제(RTOS)와 소프트웨어 라이브러리, 드라이버 및 스택에 의해 지원됩니다.Micrium은 TCP/IP 등의 IoT 크리티컬 미들웨어 스택과 더불어 임베디드 IoT 설계로 작업 관리를 실시간으로 처리할 수 있는 RTOS를 제공합니다.

입문

EFM32 스타터 키트는 평가 목적으로 제공되며[18] 포트폴리오에 익숙해질 수 있습니다.각 스타터 키트에는 디바이스의 기능을 설명하고 애플리케이션 개발의 출발점이 되는 센서와 주변기기가 포함되어 있습니다.또한 Simplicity Studio 소프트웨어를 사용하면 키트 정보에 액세스할 수 있고 데모 및 코드 예제를 사용하여 스타터 키트를 프로그래밍할 수 있습니다.대부분의 스타터 키트에는 보드 ID가 포함된 EEPROM이 포함되어 있어 키트를 Simplicity Studio ID에 연결할 때 자동 셋업이 가능합니다.

EFM32 키트 중 일부는 ARM mbed [19]지원입니다.이러한 키트는 즉시 사용할 수 있는 ARM을[20] 지원하며 Simplicity Studio 개발 도구 및 커뮤니티 포럼에서 지원됩니다.

1024KB의 플래시와 93 GPIO를 갖춘 Giant Gako MCU를 갖춘 EFM32 Giant Gako Starter Kit는 EFM32 제품군의 최신 스타터 키트 중 하나입니다.

EFM32 Giant Gecko Starter Kit
해피 게코 STK

기타 EFM32 스타터 키트에는 다음이 포함됩니다.

스타터 키트(STK) 부품 번호 STK의 주요 기능 LCD 타입 배터리 전원 옵션
Pearl Gecko STK(Jade Gecko MCU에도 사용) SLSTK3401a USB J-Link 디버거, 상대 습도 및 온도 센서, 사용자 버튼 2개 메모리 LCD 네.
원더 게코 STK EFM32WG-STK3800 USB J-Link 디버거, 32 MB 플래시, 20 핀 확장 헤더, 주변 조명 센서, LC 메탈 센서, 사용자 버튼 2개 160 세그먼트 LCD 네.
거대 도마뱀붙이 STK EFM32G-STK3700 USB J-Link 디버거, 32 MB 플래시, 20 핀 확장 헤더, 주변 조명 센서, LC 메탈 센서, 사용자 버튼 2개 160 세그먼트 LCD 네.
레오파드 도마뱀붙이 STK EFM32LG-STK3600 USB J-Link 디버거, 32 MB 플래시, 20 핀 확장 헤더, 주변 조명 센서, LC 메탈 센서, 사용자 버튼 2개 160 세그먼트 LCD 네.
게코 STK EFM32-G8XX-STK USB J-Link 디버거, 20핀 확장 헤더, 2개의 사용자 버튼 및 캡 터치 슬라이더 40 x 4 LCD 네.
작은 도마뱀붙이 STK EFM32TG-STK3300 USB J-Link 디버거, LESENSE 데모 지원, 라이트, LC 및 터치 센서, 사용자 버튼 2개 8 x 20 LCD 네.
해피 게코 STK SLSTK3400a USB J-Link 디버거, 20핀 확장 헤더, 상대 습도 및 조도 센서, 사용자 버튼 2개 및 터치 버튼 2개 128 x 128 픽셀 메모리 LCD 네.
제로 게코 STK EFM32ZG-STK3200 USB J-Link 디버거, 20핀 확장 헤더, 사용자 버튼x 2, 캡 터치 패드x 2 초저전력 128x128픽셀 메모리 네.

에너지 모드

EFM32는 저에너지 모드에서 높은 수준의 자율 운전을 달성하도록 설계되었습니다.에너지 사용량을 전환하고 소비 전력을 대폭 절감하기 위해 여러 초저전력 모드를 사용할 수 있습니다.

  • Energy Mode 0 :액티브/실행 모드:ARM Cortex-M CPU는 플래시 또는 RAM에서 명령을 가져와 실행합니다.또한 저에너지 주변기기를 모두 유효하게 할 수 있습니다.EFM32는 EM0에서 저에너지 모드 중 하나로 빠르게 이행하여 CPU와 플래시 메모리를 효과적으로 정지시킬 수 있습니다.웨이크업 후 모든 저에너지 모드는 2µs 이내에 EM0으로 돌아가기 때문에 저에너지 모드로 들어가 필요에 따라 32비트 퍼포먼스로 돌아가기 쉬워집니다.EM0에서의 소비전력: 114µA/MHz
  • 에너지 모드 1 - sleep 모드:CPU 클럭은 무효가 되어, 동작에 필요한 에너지를 효과적으로 삭감하면서, 저에너지 주변기기(플래시 및 RAM 포함)의 모든 기능을 유지합니다.Peripheral Reflex System(PRS; 페리페럴 리플렉스 시스템)과 DMA를 사용하면 CPU 개입 없이 페리페럴 데이터를 수집 및 출력할 수 있습니다.이 자율 동작에 의해, 시스템이 EM1 에 장시간 머무르는 것이 가능하게 되어, 배터리 지속 시간이 길어집니다.또한 누출이 적은 RAM으로 데이터를 완전히 유지할 수 있습니다.EM1에서의 소비전력: 48µA/MHz
  • 에너지 모드 2 – 완전 절전 모드: EFM32 MCU는 에너지 소비를 낮게 유지하면서 높은 수준의 자율 작동을 제공합니다.EM2에서는 고주파 발진기가 꺼져 있지만, 32kHz 발진기와 실시간 클럭은 저에너지 주변기기에 사용할 수 있습니다.ARM Cortex-M CPU는 EM2에서 실행되지 않으므로 MCU는 sleep 모드에서 고급 작업을 수행합니다.모듈과 메모리의 인텔리전트한 상호접속을 통해 주변기기가 자율적으로 동작합니다.EM0까지의 웨이크업 시간은 2µs에 불과하며, 저유출 RAM은 EM2에서의 완전한 데이터 유지를 보증합니다.EM2의 소비전력: 0.9µA
  • 에너지 슬립 모드 3 –정지 모드:에너지 모드 3(EM3)은 EFM32의 에너지 소비량을 조정하여 매우 짧은 웨이크업 시간을 유지하고 외부 인터럽트에 응답합니다.EM3에서는 저주파 발진기가 비활성화되지만, 저유출 RAM은 완전한 데이터 유지를 보장하며, 저전력 아날로그 비교기 또는 비동기 외부 인터럽트로 장치를 웨이크업할 수 있습니다.EM3에서의 소비전력: 0.5µA
  • 에너지 슬립 모드 4 – 차단 모드:사용 가능한 가장 깊은 에너지 모드에서는 EFM32 MCU가 완전히 셧다운되고 웨이크업하는 유일한 방법은 리셋입니다.이 에너지 모드를 사용하면, RTC 또는 RAM 의 보존이 필요 없는 애플리케이션에 대해서, 한층 더 전력을 절약할 수 있습니다.에너지 모드 4는 전원 투입 리셋 및 외부 인터럽트 등 일부 저전력 주변기기에서 사용 가능 EM4에서의 소비전력: 20nA

코어 테크놀로지

전력과 에너지 효율의 기능을 실현하기 위해서, EFM32 제품에서는, 액티브와 아이돌의 초저전력, 고속의 웨이크업과 처리 시간, 그리고 가장 중요한 것은 CPU의 웨이크업이나 소비 전력을 늘리지 않고, 주변기기나 센서와 인텔리전트하게 상호 작용하는 기능입니다.

액티브 실행 모드에서는 EFM32는 32MHz 및 3V 전원으로 실사 코드를 실행하면서 114µA/MHz만 소비합니다.32비트 MCU의 주요 장점 중 하나인 프로세스 시간이 중요한 모드이기도 합니다.단, 소비전력에 대한 대처는 최대 클럭 속도입니다.Silicon Labs는 최대 클럭 속도 48MHz를 설계함으로써 EFM32를 퍼포먼스와 저전력을 동시에 최적화하도록 세심하게 설계합니다.액티브 모드에서는 클럭 속도가 100MHz+인 MCU는 반드시 더 많은 전력을 소비합니다.

실행 모드의 에너지 절약 외에도 EFM32는 낮은 에너지 상태에서 작동하는 이점을 활용할 수 있는 낮은 듀티 사이클 애플리케이션에 이상적입니다.낮은 에너지 상태는 위의 섹션에서 EM1(Sleep), EM2(Deep Sleep), EM3(Stop) 및 EM4(Shutoff)로 요약되어 있습니다.Autonomous Peripherals, Peripheral Reflex System 및 LESENSE는 저에너지 모드에서 사용되는 핵심 기술입니다.

Autonomous Peripheral 기능을 통해 CPU를 기동하지 않고 페리페럴 디바이스를 동작시킬 수 있습니다.EFM32에 따라 최대 16개의 채널을 지원하는 광범위한 Direct Memory Address(DMA; 다이렉트메모리 주소)도 있습니다.

Peripheral Reflex System은 Autonomous Peripherals 기능을 강화하여 CPU를 우회하는 복잡하고 강력한 상호접속을 유연하게 구성할 수 있도록 합니다.

LESENSE는 MCU가 딥 슬립 모드에서 최대 16개의 센서를 감시할 수 있는 고유한 EFM32 기능입니다.EFM32는 이 모드에서 저항 감지, 용량 감지 및 유도 감지를 수행할 수 있습니다.

필요한 경우 EFM32는 딥 슬립에서 깨어나 2마이크로초 이내에 CPU를 사용할 수 있습니다.

저에너지 Gecko 기술 적용 사례

ADC 감지 애플리케이션[21](온도):Wonder Gecko MCU 및 표준 온도 서미스터를 사용한 시연에서 ADC가 매초(1Hz 속도로) 서미스터를 샘플링하도록 설정하면 평균 전류는 1.3μA에 해당합니다.실제로 이는 220mA-hr CR2032 코인 셀 배터리의 수명이 20년 가까이 되는 것과 같습니다.이 어플리케이션은 정기적인 시간 간격 ADC 샘플을 사용하는 대신 LESENSE 및 사전 설정된 임계값을 사용하여 구현할 수 있습니다.LESENSE 및 불규칙 트리거의 경우, 1Hz의 임계값 트리거 속도는 여전히 1.5μA의 평균 전류를 생성하며, 이는 16.85년의 배터리 수명에 해당합니다.

도량형용 저에너지 펄스 카운터:저에너지 펄스 카운터를 사용하여 EFM32를 (펄스) 감지 애플리케이션에도 사용할 수 있습니다.예를 들어, 자기 홀 효과 센서를 사용하여 EFM32는 회전 위치를 정량화된 속도 또는 유량으로 변환할 수 있습니다.이는 물 또는 열 유량 측정에서 일반적인 상황입니다.EFM32는 Stop Mode(EM3)에서 펄스를 카운트하고 흐름을 계산하는 데 사용할 수 있습니다.이 상태에서 작동 전력 소비량은 650nA(3Vdc)까지 낮을 수 있으며, 이는 배터리 작동식 계량기에 상당한(양) 영향을 미칩니다.

역사

EFM32 마이크로컨트롤러 패밀리는 Energy Micro의 두 가지 제품 중 하나입니다.다른 하나는 EFR4D Draco SoC 무선입니다.

  • 2008년 4월, Energy Micro는 ARM Cortex-M3 [22]코어를 라이센스 취득했다고 발표했습니다.
  • 2009년 10월 Energy Micro는 [23]Cortex-M3를 기반으로 한 EFM32 Gecko MCU 패밀리(EFM32G 시리즈)를 발표했습니다.
  • 2009년 12월 Energy Micro는 EFM32 Gecko MCU 패밀리용 개발 키트를 발표했습니다.
  • 2010년 2월, Energy Micro는 EFM32 Tiny Gecko MCUs가 발표되었다고 발표했습니다.
  • 2010년 3월, Energy Micro는 Cortex-M3를 기반으로 한 EFM32 Tiny Gako MCU 패밀리(EFM32TG 시리즈)를 발표했습니다.
  • 2010년 3월에 Energy Micro는 저비용 EFM32 Gecko 스타터 키트를 발표했습니다.
  • 2010년 7월 Energy Micro는 메모리 부하가 높은 애플리케이션용 Cortex-M3 기반의 EFM32 Gigo MCU 패밀리(EFM32G 시리즈)를 발표했습니다.
  • 2010년 11월, Energy Micro는 Simplicity Studio 개발 스위트를 발표했습니다.
  • 2011년 3월 Energy Micro는 저비용 애플리케이션용 Cortex-M0+ 기반의 EFM32 ZG MCU 패밀리(EFM32ZG 시리즈)를 발표했습니다.
  • 2011년 9월 Energy Micro는 Cortex-M3를 기반으로 한 EFM32 Leopard Gecko MCU 패밀리(EFM32LG 시리즈)를 발표했습니다.
  • 2013년 4월 Energy Micro는 ARM Cortex-M4F 기반의 EFM32 Wonder Gecko MCU 제품군(EFM32WG 시리즈)을 발표했습니다.
  • 2013년 6월, 실리콘 연구소는 [24]에너지 마이크로의 인수의사를 발표했습니다.
  • 2013년 7월, 실리콘 연구소는 Energy [25]Micro의 인수를 완료했습니다.

개발 도구

주요 기사:ARM Cortex-M 개발 도구 목록

Gecko mbed 컴파일러는 https://developer.mbed.org/compiler/ #nav:/; 에서 구할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "32-bit MCU". www.silabs.com. Archived from the original on 2015-02-28.
  2. ^ "Microprocessor Cores and Technology – Arm®".
  3. ^ "Cortex-M0+".
  4. ^ "Cortex-M3".
  5. ^ "Cortex-M4".
  6. ^ "Smallest 32-bit ARM Cortex M0 Microcontroller - Silicon Labs".
  7. ^ "Cortex-M0+".
  8. ^ "EFM32 32-bit Microcontroller - Low Power MCU - Silicon Labs".
  9. ^ "EFM32 32-bit ARM Cortex M4 Microcontroller - Silicon Labs".
  10. ^ "Cortex-M3".
  11. ^ "Cortex-M4".
  12. ^ "Multiprotocol Wireless Connectivity - Silicon Labs".
  13. ^ "Simplicity Studio - Silicon Labs".
  14. ^ "GNU Toolchain GNU Arm Embedded Toolchain".
  15. ^ "MDK Version 5".
  16. ^ "Products". 27 November 2020.
  17. ^ "Mbed OS Mbed".
  18. ^ "Development Tools - Silicon Labs".
  19. ^ "Silicon Labs Mbed".
  20. ^ "Mbed, mbed OS and EFM32 - Silicon Labs".
  21. ^ http://new-techeurope.com/2016/06/06/manage-the-iot-on-an-energy-budget%E2%80%8B%E2%80%8B%E2%80%8B%E2%80%8B/
  22. ^ "News – Arm®".
  23. ^ http://news.silabs.com/
  24. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2013-06-11. Retrieved 2013-06-07.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  25. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2016-12-02. Retrieved 2016-12-01.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)

외부 링크

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EFM32 공식 문서
ARM 공식 문서
EFM32 스타터 키트 비디오
EFM32 트레이닝 비디오
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