随着在工业应用中日益增加的设备与生产工艺连接，系统开发商正面临着不断变化的生产条件。他们需要在更短的时间内，并且如果可能的话，以较低的成本提供灵活和简化的设计。具有大容量嵌入式闪存并支持CAN FD等新协议的高性能MCU可以帮助满足这些需求。

物联网（IoT）要求电子标准模块和元器件必须在少量和/或恒定的能量消耗限制下工作，同时具备一定的智能和性能。因此无论是在操作过程中还是在待机状态下，现代MCU都需要以尽可能低的能耗提供最大性能。实际上，尤其是在待机状态下，元器件消耗的电流应该只有几微安，因为在一些应用中，MCU仅激活很短的时间以执行计算密集型操作；而在剩下的时间里都处于非激活状态。在这些情况下，设计人员需要考虑整体的能耗预算：不只是决定计算执行时长的峰值能耗和动态能耗，还有在待机状态下和状态切换过程中的能耗。

考虑到这些要求，Spansion公司开发出S6E2C系列MCU，作为其FM4系列产品的一部分。新产品内置浮点运算单元，可以达到200 MHz的操作速度。嵌入式闪存加上集成的闪存加速器可实现高达200 MHz的运行速度而无需等待周期，只需340 μA/MHz的动态功耗，从而获得新的设计自由度：例如，未使用的资源可以断开与内部时钟脉冲的连接以便节省动态能耗。在待机模式（RTC）下FM4的管理功耗小于2 μA。

图1 基于ARM CortexM4的设计，Spansion S6E2C系列MCU可提供高达2 MB嵌入式闪存和256 KB的RAM，以及200 MHz的最大时钟速度

安全的OTA固件更新

在自动化或机器对机器（M2M）通信的智能电表等应用中，常常需要通过网络连接或无线方式来更新固件，从而在无需实地操作的情况下保持产品的先进性或扩展更多的功能,比如新版本通信协议的更新。为了安全地更新固件，数据被发送时附加上CRC码，目标系统随后据此检查在传输过程中是否产生了错误。

FM4 MCU提供一个基于市场现有标准多项式的硬件可编程CRC模块，而且用户还可以自己定义多项式。在完整性检查之后，可以在闪存中对新的固件进行编程。这些都是通过经由任何网络接收新固件并执行CRC校验和实际擦写的引导程序来完成。

但是，在无线等不稳定的网络连接情况下存在着固件可能无法完全地快速传输到目标系统的风险。为了确保安全更新需要特殊的硬件，新产品中包含有设计用于2 MB嵌入式闪存更新的操作模式。在现有固件在第一个1 MB内存中运行的同时，第二个1 MB内存可以被逐个比特的重新编程（见图2）。在下次系统启动时新固件才会上线并执行，随后只需成功完成一次编程和验证。此时双闪存交换它们的角色并进行下一步的更新。

图2 双组闪存允许一组存储在下载并验证

固件更新的同时主闪存组在支持系统操作，只有在重启后该过程才算完成，以便保护系统并优化性能

增加新接口

在工业环境中的联网有着不同的形式，从经典的CANbus等现场总线,到具有多种特性的基于以太网的总线（如：Profinet、POWERLINK、Modbus TCP等）。最初开发用于汽车电子领域的CANbus最近经历了引进灵活数据速率CAN（CAN FD）的演变。在无需改变物理层的情况下新的协议提供了一些优势。通过切换数据传输时的速度，CAN FD可以提供比先前版本高8倍的吞吐量，同时允许使用现有的总线拓扑结构（参见图3）。该S6E2C系列配备了两个CAN通道和一个CANFD通道来向工业市场提供CANFD。

图3 内置以太网接口特别适合于IoT应用，提供10/100 Mbps支持，可以控制MII或RMII的PHY，并有自己的TX/RX FIFO和DMA总线

许多制造商提供现成的解决方案包，可以快速启动开发自定义应用，并且非常适合于快速的可行性研究。“FM连接以太网”解决方案包的框架支持ProfiNET Conformance Class B、以太网POWERLINK、Modbus TCP和基于Web浏览器的用户界面，也可提供预配置的Web服务器（无论是基于uIP还是LwIP的）。例如，使用AJAX对象可以增加通过网络服务器来访问设备上现有用户界面的新方式。有趣的是，两种方式的访问可以同时进行，这意味着通过远程维护终端对设备所做的调整将在设备上立即可见，反之亦然。

USB使操作变轻松

虽然算不上新技术，但是与曾经应用广泛而现在却很难找到的老式RS232接口相比，USB接口在工业应用中正变得越来越流行。USB安全地简化了设备与普通PC系统的连接。用户可以通过标准USB闪存方便记录数据或更新固件，或者干脆用标准键盘操作用户界面，而无需定义自己的按键。

这是一项强大而复杂的技术。为了便于使用，Spansion公司提供了名为“FM连接USB”的解决方案包。主要内容是“USB向导”。该PC程序以输入的基本数据为基础，为FM4 MCU创建一个完整的模板。除了启动代码，它还包含对主机或设备上最多两个USB接口，以及首选的USB应用程序API的全部设置。

当FM4 MCU设为主机模式时，可以选择海量存储类（USB驱动器）、键盘、鼠标和自定义类；当USB接口设置为设备模式时，可以从虚拟COM端口选择LibUSB以及海量存储类。

该S6E2C系列提供外部总线接口，支持NOR闪存、NAND闪存、SRAM和SDRAM存储器。可通过四SPI（QSPI）接口选择外接从4 Mb到高达1 Gb的闪存。S6E2C SD卡接口提供了其他的可能选择。SD卡因其高密度适用于存储HMI图形数据等用途而受到广泛欢迎。通过轻松更换SD卡用户就可以更新HMI图形文件。当然，SD卡还可以用于记录数据或参数。最后，SD卡的标准WLAN模块非常适合于通过WIFI连接来装配定制的模块化应用程序。

其他解决方案选项

为了简化集成，除了前面提到的“FM连接以太网”和“FM连接USB”，MCU产品线还包括解决方案包。FM逆变器为操作带与不带编码器或霍尔传感器反馈的不同类型变频电机提供算法和采样软件。S6E2C系列还具有三重多功能定时器，用以产生互补的脉宽调制（PWM）信号、添加停滞时间、触发3个12位A/D转换器，并执行其他所有的电机驱动的具体硬件任务。6.25 ns的最大分辨率能够改善细节、创建非对称PWM，并提供在出错情况下采取时钟独立的紧急停机的异步急停端口。

FMtouch提供电容式触摸的补充功能，以按钮、滑块、滚轮或X/Y矩阵的方式来操作MCU的32个端口。该模块可提供优于10 fF的灵敏度、自动偏移和串扰抑制，同时最大限度地减少CPU的负荷以及对测试应用程序的影响。该软件包包括一个特殊的固件库和PC的配置及设定程序caltool。再加上触屏的样本布局和安全设计技巧构成了完整的软件包。

无论是在功能性还是在产品差异化方面，越来越多的工业产品采用TFT型人机界面。FM彩包集成了直接从MCU驱动TFT的必要算法。S6E2C MCU可直接驱动分辨率高达WQVGA的显示器。名为“TFT向导”的工具使得设计人员能够在PC上创建简单的场景，然后在FM系列的固件中实现它们。

专为物联网设计的MCU提供了工业网络所需的性能。一整套的解决方案包让开发人员能够轻松地利用这些基于ARM CortexM的MCU来开发原型、生产出更好的产品并更快地推向市场。诸多优势和特殊的技术特性使得这些产品在到处涉及可扩展平台、快速设计和良好技术支持的工业市场中成为有吸引力的不错选择。