MCX L系列：超低功耗MCU是怎样来完成的？

  MCU。MCX L系列采用了许多与当时MCX产品组合相同的外设，其共同之处在于立异的

  MCX L系列凝聚了几十年来在低功耗规划方面的经历。咱们将这些经历与先进的40nm超低功耗(ULP) 半导体工艺相结合，创立了一种名为自适应动态电压操控 (ADVC) 的新IP，用于MCX L系列。

  ADVC子体系在动力受限的运用中表现超卓，不管电源是电池、超级电容仍是电力搜集电路。

  MCX L搭载双域架构，在单个器材中兼并了实时处理和超低功耗传感功用。MCX L处理架构由Arm Cortex-M33实时域和Arm Cortex-M0+ ULP一直在线感测域组成。

  实时域中的M33内核运转频率高达96MHz，电流耗费特性为24μA/MHz。

  实时内核运用SIMD DSP指令和浮点单元完成了Armv8-M Baseline ISA，可快速、高效地按需处理ULP域获取的数据，以便经过有线/无线网络传输或记录到存储机制。

  M0+内核旨在用于一直在线操作，运用一直在线域中的低功耗模仿和数字外设的组合来搜集传感器数据。例如，ULP传感子体系在履行100kbit/s I2C使命时，在2MHz下运转时仅耗费14μA。供给7种低功耗形式，在最深睡觉形式下可完成亚μA级功耗。例如，MCX L经过按钮唤醒时，功耗为650μA；在自主唤醒时，功耗为700μA。

  电源办理功用是MCX L体系模块规划不可或缺的一部分，ADVC IP完成了杰出的功用。

  器材中心电压 (关于40nm ULP工艺一般为0.9V) 由ADVC动态调谐。ADVC会调整体系作业点，以保证中心电源Vop尽可能挨近内部晶体管的阈值电压Vt。功耗随作业电压的改变而改变，关系为∆Vop2。

  将作业点降低到尽可能小的值可保证最低的动态功耗。由于平方标度规律，作业电压的细小改变会对功耗发生明显影响。例如，将作业电压从0.9V降低到0.65V，MCX L的功耗将折半。

  ADVC依据工艺、温度和老化等环境条件调整作业点。嵌入式研制人员只需具有很少的范畴常识，即可运用这项技能，由于ADVC和电源办理形式是经过简略的SDK API操控的。

  MCX L14和L25的外设分为实时域和ULP一直在线域。每个部件的每个外设组都是为了平衡不同运用需求的功用、集成和本钱而规划的。

  L25系列为工业流程操控和流量计量运用带来了要害功用。它的SLCD可驱动低功耗LCD，结合低功耗I2C/UART和在ULP传感域中运转的键盘外设，为研制人员供给了一个灵敏的渠道，用于创立各种计量产品。低功耗模仿和定时器外设在底层传感技能中的运用方法十分灵敏。MCX L25使外表能够兼容一切常见的丈量拓扑，如无源电感/电容、桨式、差压和超声波传感器。

  双域MCX L架构可完成高档计量运用/用户界面与底层计量/数据收集之间的别离。规划人员在开发产品系列时将取得极大的灵敏性。

  关于深度嵌入式工业和商业传感运用，MCX L14可供给要害功用，可满意本钱、功耗、本地核算和封装要求。L14在ADC、定时器和衔接方面的功用根本相同，但不包含用于深度嵌入式传感和操控运用的HMI功用。

  MCX L14的工业运用包含智能温度、气体、压力或触摸传感器。规范UART接口简化了运用MODBUS等工业协议进行规划的进程。关于住所和修建/基础设施运用，L14可用于电池供电的空气质量、运动、火灾/烟雾、照明或漏水传感器。

  MCX L集成了一系列硬件东西，构建了强壮的安全结构。恩智浦EdgeLock安全机制能够很好的满意各种工业、修建/基础设施和住所运用的安全需求。

  MCX L ROM包含用于完成安全装备作业流程的东西，包含集成于ROM中的安全引导加载程序功用、用于加快加密和签名查看的加密加快器、真随机数生成器、物理/逻辑TrustZone软件阻隔、根据一次性可编程 (OTP) 熔丝和内置安全密钥的设备生命周期办理。

  这些安全功用和MCUXpresso安全东西可协助研制人员满意当时和未来的合规要求。网络安全法规正在慢慢地施行，以保证物联网设备到达最低安全规范。欧盟的《网络弹性法案》(CRA)将于2025年发动，并在2027年全方面施行，以获取CE标志。美国的CTM (NIST 8425) 于2024年发动，目前为自愿性要求，但未来可能会变为强制性。

  MCX L很合适裸机运用，但相同支撑RTOS。FreeRTOS示例将在SDK中供给，并在未来支撑Zephyr。

  作为MCUXpresso Developer Experience的一部分，恩智浦供给低本钱FRDM开发板。这些开发板包含一个板载编程器/调试器，经过Arduino和mikroBUS衔接器完成快速原型制造，并经过扩展板中心供给附加板。

  另一个与MCX L SDK和扩展板中心相配合的开发资源是运用代码中心 (ACH)。ACH库中有高档软件示例、代码片段和演示。这些示例与SDK配对，能够直接从恩智浦的MCUXpresso IDE或经过ACH Web界面进行拜访。

  长时间供货关于工业运用至关重要，MCX L系列将包含在恩智浦产品长时间供货方案中。

  MCX L14和L25是MCX产品组合的最新成员。MCX L专心于超低功耗、一直在线的运用，经过恩智浦专有的ADVC技能完成超卓的功率特性。

  新一代MCX L双核架构比曾经的MCX器材功耗低3倍，可延长智能传感器节点、流量计和其它由电池供电的工业和物联网设备的续航才能。

  本文作者：Eli Hughes是恩智浦专业支撑工程师，为客户供给恩智浦微操控器和运用处理器系列硬件规划和固件方面的支撑。除了支撑作业，他还创作了一些技能内容，展现了恩智浦产品在实践实在场景中的运用。他学习了自己在宾夕法尼亚州立大学运用研讨实验室的过往经历，在那里他参加了嵌入式体系、传感器、机器人、水下飞行器和空间科学等范畴的研讨和开发。他也曾在宾夕法尼亚州立大学的电气工程系教授过微操控器、FPGA和电路理论等课程。在业余时间，Eli喜爱弹吉他和玩木匠。