MCU也内卷——安全性、TSN一个也不少
如今的 MCU 为了跟上时代发展的步伐，MCU 公司正在不断加强外设组合和安全性，而有些公司甚至增加了时间敏感网络 (TSN)。
毫无疑问，当今先进的 MCU 是数百个应用领域中各种嵌入式系统的核心。尽管一些 MCU 已经提供了看似无穷无尽的计算能力、外设组合和内存选项组合，但它们仍在不断发展和改进其各个方面的产品。
在本文中，我们将汇总一系列新的基于 Arm 内核的 MCU，它们可为工业系统、物联网、家庭自动化和消费类白色家电等应用带来新的系统功能 。
NXP Crossover MCU 嵌入 TSN 开关
工业 4.0 的特点是高网络流量和多协议网络上的大数据交换。但是让工业网络无缝协同工作可能很困难——尤其是在需要时间敏感的通信时。
TSN 为工业 4.0 应用提供关键的以太网确定性。图片由NXP Semiconductors提供
尽管以太网已被广泛用于工业系统，但它本身并不能提供确定性通信。幸运的是，一组统称为启用 TSN 的以太网的 IEEE 802 标准在默认情况下是确定性的。
考虑到这一切，NXP Semiconductors 在 5 月推出了首款集成 Gbps TSN 开关的 MCU。这款名为i.MX RT1180 跨界 MCU的双核设备嵌入了 800 MHz Arm Cortex-M7 内核和 240 MHz Cortex-M33 内核。据该公司称，i.MX RT1180 提供了所需的多协议连接，以同时实现时间敏感和实时通信。这应该使工程师能够轻松创建统一且安全的工业物联网通信环境。
该芯片支持多种协议的能力可能是其最重要的特性。它支持符合IEC 60802工业自动化标准的最新一代 TSN 标准。支持的基于 TSN 的协议包括 OPC UA Pub-Sub、Profinet over TSN 和 CC-Link IE TSN。
i.MX RT1180 跨界 MCU 框图。图片由NXP Semiconductors提供（点击图片或放大）
提供多达 5 个 Gbps 端口，包括 TSN 交换机（第 2 层）上的 4 个端口和 TSN 端点控制器上的 1 个端口。同时还支持实时工业以太网协议，如Profinet、EtherCAT、CC-Link IE Field、Ethernet/IP、HSR等。
在安全方面，i.MX RT1180 包括一个NXP EdgeLock 安全飞地，这是一个预配置、自我管理和自主的片上安全子系统，消除了为工业物联网应用实施强大的全系统安全智能相关的困难。
据 NXP 称，MCU 为广泛的工业操作提供集成解决方案，包括 I/O 管理、电机控制、紧凑型运动控制或网关应用。i.MX RT1180 还适用于汽车连接应用，其中 i.MX RT1180 可以充当不同汽车 ECU 之间的智能开关。
通过 NIST 加密程序认证的瑞萨 MCU
对于基于 MCU 的设计，尤其是物联网系统而言，安全性是一项至关重要的功能，因为根据定义，它们是连接系统。MCU 供应商与时俱进的一种方法是根据行业内各种标准化机构维护的安全标准对其产品进行认证。
为此，瑞萨电子于 5 月宣布，其 RA 系列32 位 Arm Cortex-M MCU 已通过美国国家标准与技术研究院 (NIST) 加密算法验证计划 ( CAVP ) 的认证。具体来说，该公司的 RA6M4、RA6M5、RA4M2 和 RA4M3 MCU 中的安全引擎已通过 CAVP 认证。这增加了 RA MCU 芯片中的其他几个物联网安全功能。该公司表示，使用经过认证的 SCE9 保护模式所需的驱动程序已添加到 RA 系列灵活软件包 (FSP) v3.6.0 及更高版本中。
瑞萨表示，RA MCU过去曾获得 PSA 认证的 2 级认证和物联网平台安全评估标准 (SESIP) 认证。但这项新的 NIST CAVP 认证旨在验证加密算法，包括高级加密标准 (AES)、散列、Rivest Shamir Adleman (RSA) 和椭圆曲线加密 (ECC) 密钥生成和嵌入在安全性中的多种模式RA MCU 的引擎。
通过这项新认证，MCU 配备了安全密钥管理工具，该工具负责为现场产品的安全安装、更新、支持开发、生产配置和密钥更新准备密钥。
瑞萨表示，最近进行了一项独立评估，将 RA MCU 的 SCE9 保护模式操作与业界领先的安全元件进行了比较。提供详细评估评估的白皮书。
瑞萨展示即将推出的基于 Arm Cortex-M85 的 MCU
在为其当前的 MCU 产品配备最新的安全机制的同时，瑞萨正在通过提供其即将推出的基于 ArmCortex-M85 处理器内核的 MCU 的演示来展望其下一组产品。在上个月的Embedded World 2022上，瑞萨电子首次提供了 MCU 现场演示。
Arm Cortex-M85 处理器内核的框图。图片由Arm提供
Arm 于 4 月宣布，Arm Cortex-M85 处理器内核采用 Helium 技术。瑞萨电子表示，凭借先进的 DSP/ML 功能，该处理器可加速计算密集型应用程序。据该公司称，其即将推出的基于 M85 的 RA 系列 MCU 将为众多市场的苛刻应用需求提供完全确定性、低延迟、实时的操作。瑞萨表示，新的 MCU 计划于 2023 年发布。
用于消费类电器等的新型东芝 MCU
最后但同样重要的是，在春季中期，东芝宣布其 M3H 集团中的 21 款新 MCU 作为该公司TXZ+ 系列高级设备的新产品。M3H 系列 MCU 基于 40 nm 工艺构建，嵌入了 120 MHz Arm Cortex-M3 内核。对于内存，这些芯片提供高达 512 KB 的代码闪存和高达 32 KB 的数据闪存，具有 100k 的写入周期耐久性。
新的 MCU 还提供了丰富的接口和电机控制选项。其中包括 UART、I 2 C、编码器和可编程电机控制。东芝表示，M3H 组器件适用于广泛的应用，包括家用电器、电机和工业设备。集成了数字 LCD 驱动器，预计将减少工程师启用显示功能和促进对比度调整所需的组件数量。
新型 M3H MCU 非常适合家用电器和消费电子产品中的应用。图片由东芝提供
同时，新的 MCU 还具有高速、高精度的 12 位模数转换器 (ADC)。ADC 允许为 ADC 的 21 个 ADC 输入通道中的每一个设置单独的采样和保持时间。
东芝表示，ADC 还可用于控制交流电机和无刷直流电机。这是结合 MCU 上的高级可编程电机控制电路完成的，该电路可以与 12 位 ADC 同步运行。
自诊断功能嵌入在芯片上的 ROM、RAM、ADC 和时钟单元的设备中。这有助于工程师获得 IEC60730 B 类功能安全认证。
终极片上系统？
由于它们在功能上提供了如此多的系统，因此在许多方面，MCU 都是最终的片上系统。然而，MCU 供应商似乎一直在寻找新的方法来增强其 MCU 产品系列的处理能力、外设组合和安全功能。
