关于SiLabs Precision32单片机的详细分析报告

对于USB系统来说，芯片集成完整的USB PHY和模拟前端，可直接连接到USB连接器。其他大多数单片机需要一个外部USB上拉电阻和终端电路，所添加的小元器件总成本约为5美分。使用Precision32 MCU所节省下的元器件总成本可高达1.34美元。当然，许多系统不需要LED背光或触摸控制器，这降低了所节省的成本，但大多数设计将能够节省至少3 0美分。如图2所示，外部电路的减少也使电路板面积减小。

降低功耗

Silicon Labs公司注重Precision32 MCU在工作和休眠模式下低功耗设计，特别是针对Cortex-M3 CPU。在工作模式下，整个芯片仅消耗22mA（80MHz运行速度），或者0.28mA/MHz。虽然飞思卡尔某些最新的Kinetis MCU也能运行在0.25mA/MHz(最大72MHz运行速度)，Silicon Labs的低功耗水平仍超过其他大多数同类型MCU产品。Precision32 MCU的休眠模式电流更加令人赞叹：启动RTC时电流仅仅0.35uA，为业内功耗最低。

该公司同时还专注于降低系统功耗，因为许多MCU应用是由电池或通过USB规范的受限等级供电。对于开发人员而言，集成上文提到的模拟器件，例如振荡器和USB终端，可以缩短信号路径长度和集成外围元器件，从而降低整个系统功耗。

此外，片上振荡器使CPU可以运行在任意需要的频率；而如果采用8MHz外部晶体，MCU运行频率必须是8MHz的倍数。出于同样的原因，Silicon Labs允许CPU和USB频率独立设置，而不是固定比例。这种灵活性使系统设计人员能够任意微调CPU频率，提供所需的性能，同时保持最低速度和功耗。

减少设计时间

凭借其在8位MCU中设计经验，Silicon Labs在Precision32设计中内置灵活的I/O系统。如图3所示，芯片中包括两个crossbar，可以连接任意I/O功能到不同引脚。在TQFP-80封装示例中，Crossbarl连接引脚9-40，其中不包括引脚28和29，他们是电源和地引脚。Crossbarl支持1 4种不同内部功能，包括多种串行接口、定时器和比较器等；这些功能能够连接到crossbar支持的任何外部引脚。这些引脚中的一部分也能映射到ADC输入或者5V兼容输出。

极大的灵活性为系统设计人员提供多种好处。设计人员可以配置芯片引脚以简化电路板设计，例如配置输出引脚靠近他们所要连接的芯片。在某些情况下，这种方法甚至可以允许使用更少布线层PCB，从而节省成本。此外，引脚再配置还可轻松应对最终电路板变动难题。

当选择哪些功能连接到引脚，哪些悬空时，这种方法能提供更大的灵活性。特别是在使用带有少量I/O引脚的小型封装时，灵活性显得尤为重要。其他大多数MCU也提供一些配置，但是可能在每个引脚上仅支持一种或两种功能，限制了选项数量，导致潜在的引脚冲突。

如此多的配置可能带来混乱，因此Silicon Labs为设计人员提供一个软件工具，以简化配置。应用程序构建器( AppBuilder)工具提供图形界面，允许设计人员使用拖拽功能配置引脚。一旦配置完成，工具能够产生加载配置到MCU的引导代码。该工具可以与商业IDE协同工作，包括Keil和IAR以及流行的Eclipse，Silicon Labs已经加以调整Eclipse以支持Precision32产品。

图三。Precision32 I/O crossbar。Silicon Labs MCU包括两个内部crossbar，能够使任意I/O功能连接到不同引脚。

业界领先的低功耗

目前有多家供应商提供基于ARM的32位单片机，Silicon Labs需要具备一些特殊功能使其脱颖而出。如表一所示，竞争对手包括飞思卡尔半导体的新品Kinetis，意法半导体的STM32系列，以及德州仪器的Stellaris。其他厂商，例如Atmel、EnergyMicro和恩智浦也参与市场竞争，但我们更关注市场领先者。为了方便与其他厂商广泛的产品线比较，我们将尽量选择类似CPU速度和内存容量的幸好，也包括USB端口。

飞思卡尔的Kinetis产品具有极强竞争力。其Cortex-M4 CPU与M3类似，但是包含DSP和可选FPU。在K20版本中，CPU可以达到100MHz，虽然新兴的低功耗版本限制在72MHz。在这种低功耗模式下，新型Kinetis K20有与Precision32 MCU相当的工作电流，同时运行速度仅比Silicon Labs产品稍慢。然而，在休眠模式下，Kinetis消耗4.0uA-是Precision32 MCU电流消耗的10倍以上。

Kinetis产品中多数模拟性能与Precision32 MCU相当，甚至提供更高分辨率的ADC和DAC。然而Precision32一些方面优于Kinetis，包括针对低端市场的更小封装。人们更担忧的是Kinetis产品研发进度滞后，目前低功耗版本尚未提供样品（计划于2012年一季度末提供样品）。此外，飞思卡尔的额外功能，例如DSP和FPU，将增加芯片尺寸，提高芯片价格。

Precision32混合信号MCU和主要竞争对手比较 *还提供更高功耗的100MHz运行速率；*还提供128KB闪存、20KB SRAM、无DAC的6mm QFP-36封装；**仅使用电池供电，Vdd供电时，电流4.0uA。（来源：各厂商）

ST提供多种基于ARM的MCU，而STM32FlOx是最匹配的产品，具有72MHz、Cortex-M3 CPU和全速USB接口o ST是Precision32系列产品中6mm小尺寸封装的唯一竞争对手。然而，ST 6mm封装限制了Flash闪存和SRAM的容量大小，仅大约是Silicon Labs同外形尺寸产品的一半；最小封装也禁止使用DAC。而全功能版本则需要l0mm封装。