NXP 提供 Arm® Cortex®-M33 开发生态系统

Arm® Cortex®-M33 内核处理器是一个低功耗、高性能的微控制器 (MCU) 系列，具有更强的安全性和数字信号处理能力。该系列适用于各种物联网和嵌入式应用，但使用这些 MCU 设计产品可能极具挑战性，对于不熟悉 Arm 架构的开发人员尤其如此。NXP Semiconductors 是基于 Arm 的微控制器的领先供应商，其 MCUXpresso 开发平台旨在让开发人员能够轻松应对这种挑战。

Arm 的精简指令集计算 (RISC) 处理器在智能手机和消费电子产品等细分市场中占据主导地位，在这些市场中，低功耗和高性能至关重要。

Cortex-M33 处理器采用高能效设计并提供低功耗模式，可降低活动和休眠电流消耗，并可用于工业控制、智能家居、可穿戴设备和物联网等各种应用。这些处理器为开发人员提供高灵活性和高可扩展性，但也需要精心优化，这样才能在性能、功耗和占用空间之间实现完美平衡。

Cortex-M33 MCU 支持 Arm 嵌入式应用二进制接口 (EABI)，可确保与其他 Cortex-M 处理器的二进制兼容性，使其无需修改即可运行现有的 Cortex-M 代码。有了这种兼容性，就可以访问现有软件工具、库和中间件。

NXP 的 MCX 产品组合

NXP 是基于 Arm 的 MCU（包括通用和汽车行业专用产品）的顶级制造商之一。该公司已将其 MCX 产品组合定位为工业和物联网市场中的高能效边缘设备的基础，提供更强的可扩展性和突破性的产品功能。

MCX MCU 包括两个不同的产品系列：

• MCX N 系列工业和物联网 MCU 采用双 Cortex-M33 内核，工作频率高达 150 MHz，并且配备公司的 eIQ® Neutron 神经处理单元 (NPU)，能够实现机器学习 (ML) 加速。这些高性能、低功耗的微控制器集成了智能外设和加速器，可提供多任务处理功能和高效性能。
• MCX A Essential 系列是经过优化的单核 Cortex-M33 MCU 产品系列，能够为重点考虑高精度数据转换器等先进模拟功能、成本限制和快速上市的应用提供关键功能。

本文将重点介绍 MCX A MCU（图 1）及其开发工具。MCX A 系列支持各种市场中的众多应用，其中包括工业通信、智能计量、自动化和控制、传感器，以及低功耗和电池供电设备。借助通用内核和外设，开发人员可以充分利用简化软件开发、易于迁移和升级的优势。

图 1：NXP 的 MCX A 系列微控制器的图示。（图片来源：NXP）

每个 MCX A 系列器件都包括一系列智能外设，这些外设可以独立于 CPU 运行，从而使 CPU 能够以更低的频率和功耗运行。这些外设使得设计人员能够采用更小的封装、更简单的电路板设计和更低的系统物料清单 (BOM) 成本。

外设包括：

• 串行通信模块，带内置缓冲器、可编程数据收集范围和 DMA
• 混合信号模数转换器 (ADC)
• 数模转换器 (DAC)
• 运算放大器，内置用于平均和峰值检测的智能功能
• FlexPWM（脉冲宽度调制器），带用于电机应用的空载时间控制和编码器

MCX A MCU 还配备电源管理单元 (PMU)，能够实现动态电压和频率调节 (DVFS) 以及自适应电源控制 (APC)，从而根据工作负载和工作条件优化功耗。器件包括 64 KB 或 128 KB 闪存和 16 KB 或 32 KB SRAM，所有 RAM 数据均可保留到深度掉电模式。

与 Cortex-M33 代码总线相连的 4 KB 低功耗高速缓存控制器 (LPCAC) 可确保以低延迟提供数据和指令。由于处理器性能可摆脱系统存储器性能的约束，因此其他外设的总线可用性也得到提高。该特性可帮助开发人员在感测和控制应用中实现出色的 I/O 和处理性能。

MCX A 器件的工作频率为 48 MHz（A14x 系列的）和 96 MHz（A15x 系列）。MCX A 采用无电容型 LDO 电源子系统，其工作电压为 1.7 V 至 3.6 V。这些器件在各种模式下都具有低功耗的特点：

• 59 µA/MHz（3 V，+25°C 时），从内部闪存运行 Coremark 的活动模式
• 6.5 µA 深度睡眠，10 µs 唤醒，完整 SRAM 保留，3 V，+25°C 时
• 深度掉电时小于 400 nA，唤醒时间为 2.78 ms

MCX A 器件包括一个带板载 PHY 的全速 USB 设备控制器，能够实现与 PC 和其他设备的连接。USB 子系统可通过引导 ROM 实现在系统编程 (ISP)，并且产品可使用 USB 接口进行现场更新。

根据型号的不同，开发人员可以利用 26 至 52 个通用输入/输出 (GPIO) 引脚。串行通信接口包括一个 I²C、两个 SPI 和三个 UART。其中包括三个可生成带死区插入的互补 PWM 对的 32 位定时器，以及一个低功耗定时器。供电电压的范围为 1.71 V 至 3.6 V，工作温度范围为 -40°C 至 +125°C。

例如，A14x 系列 MCXA143VLH 有 52 个 GPIO 引脚，工作频率高达 48 MHz，配备 128 KB 闪存和 32 KB SRAM，采用 LQFP64 封装。15x 系列 MCXA152VFT 有 52 个 GPIO 引脚，工作频率高达 96 MHz，配备 64 KB 闪存和 16 KB SRAM，采用 QFN48 封装。

利用 MCUXpresso

这些 MCU 在成本、性能和能效之间实现了平衡。由于支持更多 GPIO 引脚，设计人员可以利用更小的封装和更简单的电路板设计。

该系列利用 MCUXpresso Developer Experience 的优势，通过软件、工具和安全配置加快设计周期，帮助开发人员创建、调试和优化应用程序，从而使得开发过程更加顺畅。MCUXpresso 平台包括：

• MCUXpresso IDE——支持代码编辑、编译、调试和 Flash 编程的集成开发环境
• MCUXpresso Config Tools——一套可帮助开发人员配置引脚、时钟、外设和安全功能的图形工具
• MCUXpresso SDK——一个软件开发工具包，提供一系列驱动程序、中间件、库和示例

NXP 的 MCX A 系列开发板包括 FRDM-MCXA153（图 2），专为使用 A14x 和 A15x 微控制器快速开发原型和开发应用程序而设计。

图 2：FRDM-MCXA153 开发板。（图片来源：NXP）

这些开发板结构紧凑，易于集成到设计原型中。行业标准针座提供直接的 I/O 访问，可实现快速评估和快速原型开发。借助 Arduino® 针座、FRDM 针座、Pmod™ 和 mikroBUS™ 等扩展选项，开发人员可随时添加其他功能和组件。

其他便于开发人员使用的器件还包括集成开放标准串行接口、外部闪存和采用 CMSIS-DAP 协议的板载 MCU-Link 调试器。开发人员可选择使用 NXP 的 MCUXpresso for Visual Studio Code 或基于 Eclipse 的 MCUXpresso IDE，也可选择使用同样提供安全认证、来自 IAR 和 Keil 的 IDE。

NXP 还提供一个应用程序代码中心 (ACH) 库，其中包括高级软件示例、代码片段和演示。这些示例与 SDK 配对，可通过 NXP 的 IDE 或 ACH Web 界面直接访问。

总结

NXP 的 MCX A 系列微控制器为开发人员提供了低成本、小尺寸的解决方案，其基本特性和创新电源架构使其非常适合智能计量、自动化和控制等各种嵌入式应用，以及低功耗/电池供电设备。NXP 的微控制器、评估板和 MCUXpresso 平台可帮助开发人员充分利用先进的编辑、编译和调试功能进行创新、优化和推动产品上市。