Microchip Technology ATSAM4C32 32位微控制器 (MCU) 是一款用于智能能源應(yīng)用的系統(tǒng)級芯片 (SoC)，基于兩個高性能Arm? Cortex?-M4 RISC 處理器構(gòu)建。ATSAM4C32的最大工作速度為120MHz，具有2MB嵌入式閃存、304KB SRAM，以及每個內(nèi)核一個片上緩存。雙Arm Cortex-M4架構(gòu)支持在單個器件中集成應(yīng)用層、通信層和安全功能，能夠通過16位外部總線接口擴展程序和數(shù)據(jù)存儲器。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Microchip Technology ATSAM4C32 32位微控制器數(shù)據(jù)手冊.pdf

ATSAM4C32 MCU的外設(shè)集包括一個高級加密引擎、防篡改、浮點單元 (FPU)、一個USB全速主機/設(shè)備端口、五個USART、兩個UART、兩個TWI和多達七個SPI 。該器件還包含一個PWM定時器、兩個3通道通用16位定時器、一個運行在備份域上耗流低至0.5μA的低功耗校準RTC，以及一個50x6分段LCD控制器。
SAM4C系列是一個可擴展的平臺，與Microchip業(yè)界領(lǐng)先的SAM4標準微控制器一起，為世界各地的智能儀表設(shè)計人員提供前所未有的成本結(jié)構(gòu)、性能和靈活性。

特性

應(yīng)用/主器件內(nèi)核
- Arm Cortex-M4，運行頻率高達120MHz
- 內(nèi)存保護單元 (MPU)
- DSP指令
- Thumb?-2指令集
- 指令和數(shù)據(jù)緩存控制器，帶2KB緩存
- 存儲器
  - 高達2MB嵌入式閃存，用于程序代碼（I-Code 總線）和程序數(shù)據(jù)（D-Code總線），內(nèi)置ECC（2位錯誤檢測和每128位1位校正）
  - 高達256Kb嵌入式SRAM (SRAM0)，用于程序數(shù)據(jù)（系統(tǒng)總線）
  - 8Kb ROM，具有嵌入式引導加載程序例程 (UART) 和應(yīng)用程序內(nèi)編程 (IAP) 例程
協(xié)處理器（具有分離應(yīng)用、通信或計量功能的能力）
- Arm Cortex-M4，運行頻率高達120MHz
- 符合IEEE? 754標準的單精度浮點單元 (FPU)
- DSP指令
- Thumb-2指令集
- 指令和數(shù)據(jù)緩存控制器，具有2Kb緩存
- 存儲器
  - 高達32Kb嵌入式SRAM (SRAM1)，用于程序代碼（I-Code總線）和程序數(shù)據(jù)（D-Code總線和系統(tǒng)總線）
  - 高達16KB嵌入式SRAM (SRAM2)，用于程序數(shù)據(jù)（系統(tǒng)總線）
對稱/異步雙核架構(gòu)
- 基于中斷的處理器間通信
- 異步時鐘
- 每個內(nèi)核一個中斷控制器 (NVIC)
- 每個外設(shè)IRQ路由至每個NVIC輸入
共享系統(tǒng)控制器
- 電源
  - 嵌入式內(nèi)核和LCD穩(wěn)壓器，用于單電源工作
  - 上電復位 (POR)、掉電檢測器 (BOD) 和安全運行雙看門狗
  - 超低功耗備份模式（25°C時典型值<5μA）
- 時鐘
  - 3MHz至20MHz振蕩器，支持晶體、陶瓷諧振器或外部時鐘，還支持時鐘故障檢測
  - 超低功耗768kHz振蕩器，支持晶體或外部時鐘信號和頻率監(jiān)控
  - 高精度4/8/12MHz工廠微調(diào)內(nèi)部RC振蕩器，具有動態(tài)微調(diào)功能
  - 一個高達240MHz的高頻PLL，一個帶內(nèi)部32kHz輸入的8MHz PLL，用作高頻PLL的源
  - 低功耗減慢時鐘內(nèi)部RC振蕩器作為永久時鐘
- 超低功耗RTC，具有 ~~Gregorian和Persian日歷、~~ 備份模式下波形生成，以及用于768kHz晶體頻率補償電路的時鐘校準電路
- 多達23個外設(shè)DMA (PDC) 通道
加密
- 高性能AES，128至256位，具有各種模式 (GCM、CBC、ECB、CFB、CBC-MAC、CTR)
- TRNG（高達38Mb/s流，經(jīng)Diehard和FIPS測試）
- 公鑰加密加速器和相關(guān)ROM庫，用于RSA、ECC、DSA、ECDSA
- 基于安全散列算法 (SHA1、SHA224、SHA256)、DMA輔助的完整性檢查模塊 (ICM)
安全
- 多達四個物理防篡改檢測I/O，帶時間戳和立即清除通用備份寄存器
- 安全位，防止從JTAG訪問器件
共享外設(shè)
- 一個低功耗分段LCD控制器
  - 顯示能力：50段和6個公共端子
  - 軟件可選LCD輸出電壓（對比度）
  - 在低功耗模式下低電流消耗
  - 它可以用于備份模式
- 多達五個USART，具有ISO7816、IrDA?、RS-485、SPI和曼徹斯特模式
- 兩個2線式UART，其中一個 UART (UART1) 支持光收發(fā)器，為手持設(shè)備（如校準器）提供電隔離串行通信，符合NSI-C12.18或IEC62056-21標準。
- 全速USB主機和設(shè)備端口（僅在144引腳封裝的SAM4C32E上提供）
- 多達兩個400kHz主/從和多主器件兩線式接口（I^2^C兼容）
- 多達七個串行外設(shè)接口 (SPI)
- 兩個三通道16位計時器/計數(shù)器，具有捕獲、波形、比較和PWM模式
- 用于步進電機的正交解碼器邏輯和2位灰色上/下計數(shù)器
- 4通道16位脈寬調(diào)制器
- 32位實時計數(shù)器
模擬轉(zhuǎn)換模塊
- 8通道、500kS/s、低功耗10位SAR ADC，帶數(shù)字平均器，在30kS/s時具有12位分辨率
- 軟件控制片上基準電壓范圍：6V至3.4V
- 溫度傳感器和備用電池電壓測量通道
調(diào)試
- 采用通用SW-DP/SWJ-DP實現(xiàn)的星形拓撲AHB-AP調(diào)試訪問端口，提供比菊花鏈拓撲更高的性能
- 兩個內(nèi)核之間的調(diào)試同步（交叉觸發(fā)至/來自每個內(nèi)核，用于Halt和Run模式）
I/O
- 多達106條I/O線路，具有外部中斷功能（邊沿或電平靈敏度）、施密特觸發(fā)器、內(nèi)部上拉/下拉、去抖、毛刺濾波和片上串聯(lián)電阻終端
封裝
- 14mmx14mm LQFP-100；0.5mm間距
- 14mmx14mm TQFP-100; 0.5mm間距
- 20mmx20mm TQFP-144; 0.5mm間距

框圖

Microchip SAM4C32 雙核 Cortex-M4 微控制器：為智能電表與工業(yè)控制打造的高性能安全平臺

概述

Microchip 的 SAM4C 系列 是一款專為智能電表及工業(yè)控制應(yīng)用設(shè)計的 雙核 ARM Cortex-M4 微控制器 。該系列芯片集成了高性能處理能力、豐富的存儲資源、先進的加密引擎與多種通信接口，適用于對安全性、實時性和功耗有嚴格要求的嵌入式系統(tǒng)。

核心架構(gòu)

SAM4C 采用 雙核 Cortex-M4 設(shè)計 ，分別為主應(yīng)用核心（CM4P0）和協(xié)處理器核心（CM4P1），最高運行頻率達 120 MHz 。雙核架構(gòu)支持任務(wù)分離，例如將應(yīng)用邏輯、通信協(xié)議棧和計量功能分別運行于不同核心，提升系統(tǒng)響應(yīng)能力與可靠性。

內(nèi)存配置

Flash 存儲器 ：最高 2 MB，支持雙平面存儲（Dual Plane），支持在線固件升級
SRAM ：最高 304 KB，包括 SRAM0（256 KB）、SRAM1（32 KB）和 SRAM2（16 KB）
Cache ：每核心獨立 2 KB 指令/數(shù)據(jù)緩存
外部總線接口（EBI） ：支持 16 位數(shù)據(jù)總線，可擴展外部存儲器

安全特性

SAM4C 在硬件層面提供了多重安全機制：

加密引擎 ：
- AES 128/256（支持 GCM、CBC、ECB 等模式）
- 真隨機數(shù)發(fā)生器（TRNG）
- 公鑰加密加速器（RSA、ECC、DSA、ECDSA）
- 完整性檢查模塊（ICM），支持 SHA-1、SHA-224、SHA-256
防篡改檢測 ：
- 4 路物理防篡改輸入，支持時間戳與立即清除備份寄存器
- 安全位保護，防止未授權(quán) JTAG 訪問
唯一標識符 ：每顆芯片具備 128 位唯一 ID

豐富的外設(shè)接口

SAM4C 提供了廣泛的外設(shè)資源，滿足復雜應(yīng)用需求：

通信接口 ：
- 5 × USART（支持 ISO7816、IrDA、RS-485、SPI、Manchester）
- 2 × UART（其中 UART1 支持光學隔離通信）
- 7 × SPI
- 2 × TWI（I2C 兼容）
- USB Full-Speed Host/Device（僅 SAM4C32E）
定時與 PWM ：
- 2 × 3 通道 16 位定時器
- 4 通道 16 位 PWM
- 32 位實時定時器（RTT）
模擬外設(shè) ：
- 10 位 SAR ADC，8 通道，500 kS/s
- 溫度傳感器與備份電池電壓檢測
LCD 控制器 ：
- 支持 50 段 × 6 共極的段式 LCD
- 可在備份模式下工作

電源管理與低功耗設(shè)計

SAM4C 支持多種低功耗模式，適用于電池供電或需長期待機的應(yīng)用：

備份模式 ：功耗低至 0.5 μA ，僅 RTC、RTT 和備份區(qū)域運行
等待模式 ：快速喚醒（< 10 μs），保持內(nèi)核供電
睡眠模式 ：僅停止核心時鐘，外設(shè)仍可運行
靈活的電源方案 ：
- 支持單電源（1.6V–3.6V）或雙電源（備份電池）
- 內(nèi)置核心與 LCD 電壓調(diào)節(jié)器

開發(fā)與調(diào)試支持

調(diào)試接口 ：SWD/JTAG 調(diào)試端口，支持雙核同步調(diào)試
啟動方式 ：支持從 ROM（SAM-BA Bootloader）或 Flash 啟動
編程接口 ：支持快速 Flash 編程接口（FFPI）和 In-Application Programming（IAP）

封裝與型號選擇

SAM4C 提供多種封裝選項：

100 引腳 LQFP/TQFP （14 × 14 mm）
144 引腳 LQFP （20 × 20 mm，僅 SAM4C32E）

型號區(qū)別主要在于 Flash 大小、SRAM 容量和部分外設(shè)配置，設(shè)計時可根據(jù)需求靈活選型。

應(yīng)用領(lǐng)域

智能電表（ residential & C&I）
工業(yè)自動化與控制
能源管理系統(tǒng)
安全通信設(shè)備
醫(yī)療與計量儀器

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