Microchip Technology ATSAM4C32 32位微控制器 (MCU) 是一款用于智能能源應用的系統(tǒng)級芯片 (SoC)，基于兩個高性能Arm? Cortex?-M4 RISC處理器構建。ATSAM4C32的最大工作速度為120MHz，具有2MB嵌入式閃存、304KB SRAM，以及每個內核一個片上緩存。雙Arm Cortex-M4架構支持在單個器件中集成應用層、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)界領先的SAM4標準微控制器一起，為世界各地的智能儀表設計人員提供前所未有的成本結構、性能和靈活性。

特性

• 應用/主器件內核
  • Arm Cortex-M4，運行頻率高達120MHz
  • 內存保護單元 (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) 和應用程序內編程 (IAP) 例程
• 協(xié)處理器（具有分離應用、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
  • 基于中斷的處理器間通信
  • 異步時鐘
  • 每個內核一個中斷控制器 (NVIC)
  • 每個外設IRQ路由至每個NVIC輸入
• 共享系統(tǒng)控制器
  • 電源
    • 嵌入式內核和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工廠微調內部RC振蕩器，具有動態(tài)微調功能
    • 一個高達240MHz的高頻PLL，一個帶內部32kHz輸入的8MHz PLL，用作高頻PLL的源
    • 低功耗減慢時鐘內部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Diehard和FIPS測試）
  • 公鑰加密加速器和相關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
  • 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位脈寬調制器
  • 32位實時計數(shù)器
• 模擬轉換模塊
  • 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
• 調試
  • 采用通用SW-DP/SWJ-DP實現(xiàn)的星形拓撲AHB-AP調試訪問端口，提供比菊花鏈拓撲更高的性能
  • 兩個內核之間的調試同步（交叉觸發(fā)至/來自每個內核，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)控制應用設計的 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

SAM4C 采用 雙核 Cortex-M4 設計 ，分別為主應用核心（CM4P0）和協(xié)處理器核心（CM4P1），最高運行頻率達 120 MHz 。雙核架構支持任務分離，例如將應用邏輯、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)響應能力與可靠性。

內存配置

• 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 JTAG 訪問
• 唯一標識符 ：每顆芯片具備 128 位唯一 ID

豐富的外設接口

SAM4C 提供了廣泛的外設資源，滿足復雜應用需求：

• 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 ：
  • 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），保持內核供電
• 睡眠模式 ：僅停止核心時鐘，外設仍可運行
• 靈活的電源方案 ：
  • 支持單電源（1.6V–3.6V）或雙電源（備份電池）
  • 內置核心與 LCD 電壓調節(jié)器

開發(fā)與調試支持

• 調試接口 ：SWD/JTAG 調試端口，支持雙核同步調試
• 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 容量和部分外設配置，設計時可根據(jù)需求靈活選型。

應用領域

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