Applikations-Upgrade leicht gemacht SAM3-MCU - Embedded-Systeme pin- und funktionskompatibel auf Cortex-M aufrüsten

Viele möchten ARMs Cortex-M-MCUs in Neudesigns einsetzen. Ist dies ohne zusätzliches PCB-Redesign, nur durch Tausch der alten ARM7- gegen eine pin- und funktionskompatible Cortex-M3-MCU möglich?

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Die bewährte SAM7S-Familie, die auf dem ARM7TDMI-Core basiert, wurde von Atmel bereits im Jahre 2004 als erste Single-Chip-ARM7-Familie eingeführt. Sie hat bis zu 512 KByte Flash bei bis zu 64 KByte SRAM, Boot ROM, Full-Speed USB Device, 3x UART, I²C, SPI, einen 8-kanaligen 10-Bit-ADC, PWM-Einheit und drei 16-Bit-Timer sowie einige Systemtimer. Verpackt wurde der SAM7S in LQFP/QFN-Gehäusen mit 48 und 64 Anschlüssen. Ein externes Businterface kannte der SAM7S nicht. Dieses wurde dann später mit der SAM7SE-Familie eingeführt.

Ungefähr sechs Jahre nach der Einführung des ersten SAM7 stellte Atmel die nächste Generation von Single-Chip-ARM-Produkten vor, die Cortex-M3 basierten SAM3-Flash-Familien. Hier wird nicht gekleckert, sondern gleich geklotzt: Atmel kommt im ersten Schritt mit 84 Derivaten in den turbulenten Cortex-M-Markt und spielt dabei ganz vorne in der ersten Liga mit. Und das Jahr 2011 verspricht noch einige interessante Produktankündigungen (Bild 1).

SAM3-MCUs: Niedrige Stromaufnahme bei geringer Taktung

Auch wurde die Stromaufnahme bei niedrigen Taktfrequenzen deutlich verringert, um z.B. stromsparende Metering-Applikationen, die mit niedrigeren Taktungen arbeiten, zu begünstigen. SAM3-MCUs arbeiten sogar batteriekompatibel im Spannungsbereich von 1,62 bis 3,6 V; lediglich der A/D-Wandler benötigt mindestens 2 V analoge Versorgung.

Ganz neu ist der DMA-gestützte Parallel-I/O-Capture-Modus, der paralleles Einlesen von I/O-Pins via DMA ermöglicht. So können "an der CPU vorbei" Kameramodule ausgelesen werden und die Bilddaten ins RAM geschrieben werden.

Schutzmechanismen, wie eine Memory Protection Unit (MPU), eindeutige Chip-Seriennummern, CRC Unit und Busscrambler vereinfachen die Überwachung der Programmintegrität und vereiteln unerlaubte Kopierversuche. Schnelle Signale an den Ports und am externen Bus werden durch integrierte Dämpfungswiderstände im Zaum gehalten und ersparen lästige Layoutänderungen und Abstrahlprobleme.

Optimiertes Power-Management und Uhrenfunktionen

Schließlich optimierte Atmel noch das Power-Management und integrierte genaue RC-Oszillatoren, die mit Hilfe der PLLs den vollen Systemtakt generieren können. Batteriegestützte RTC-Timer und RC-Oszillatoren erlauben jetzt sogar die Implementierung von Uhrenfunktionen. Der Leistungsverbrauch im Aktiv- und Standby-Modus reduzierte sich um ca. 40%. Die Aufweckzeiten habe sich durch den schnellen RC-Oszillator auf wenige Mikrosekunden reduziert.

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