Procesadores Atmel basados ​​en ARM

Los procesadores Atmel basados ​​en ARM son microcontroladores y circuitos integrados de microprocesadores , de Microchip Technology (anteriormente Atmel ), que se basan en varios núcleos de procesador ARM de 32 bits , con periféricos diseñados internamente y soporte de herramientas. ^[1]

ARM concede la licencia del diseño de núcleos para una serie de procesadores de 32 bits. ARM no fabrica ningún producto completo de silicio, sólo propiedad intelectual (PI). Los procesadores ARM son RISC (computación con conjunto de instrucciones reducido). Esto es similar a los productos AVR de 8 bits de Microchip, una adopción posterior de la arquitectura RISC. Mientras que la arquitectura AVR utilizaba exclusivamente la arquitectura Harvard , algunos núcleos ARM son Harvard (Cortex-M3) y otros son de arquitectura Von Neumann (ARM7TDMI).

Las empresas de semiconductores como Microchip toman los núcleos ARM, que utilizan un conjunto consistente de instrucciones y nombres de registros, y agregan circuitos periféricos como ADC (conversores analógicos a digitales), gestión de reloj y comunicaciones en serie como USART, SPI, I2C, CAN, LIN, USB, Ethernet y controladores de LCD, cámara o táctiles. Microchip se esforzó por adaptar periféricos avanzados y gestión de energía que consumieran muy poca energía y pudieran funcionar de forma independiente sin tener el núcleo de la CPU encendido (sonambulismo). También proporcionaron DMA entre interfaces externas y memorias, lo que aumentó el rendimiento de los datos con una intervención mínima del procesador.

Microchip vende tanto MCU (unidades de microcontroladores) que tienen memoria Flash interna como MPU (unidades de microprocesador) que utilizan memoria externa. Además de los propios chips, Microchip ofrece placas de demostración, tanto en su sitio web como a través de canales de distribución como Digi-key , Farnell, Ineltek, Arrow, Avnet, Future Electronics y Mouser .

Algunos de los productos de Microchip basados ​​en ARM están pensados ​​para aplicaciones específicas , como por ejemplo su SAM4CP, que se utiliza en medidores de energía de redes inteligentes.

• 1995 firma acuerdo de licencia de núcleo ARM7TDMI "Thumb" (arquitectura ARMv4T Von Neumann) (un núcleo MPU Atmel convertido en MCU)
  • AT91M40800 (1998)
  • AT91M42800A
  • AT91M55800A
  • AT91R40008
  • AT91FR40162 (2002)
  • SAM7S/SE
  • SAM7X/XC
  • SAM7L
• 1995 Firma del acuerdo de licencia de núcleo ARM920T/ARM9TDMI (MPU) (arquitectura ARMv4T Von Neumann)
  • AT91RM9200 (2003)
• 2000 firman acuerdo de licencia de núcleo ARM926EJ/ARM9E (MPU) (arquitectura ARMv5)
  • AT91SAM9260 (2006)
  • AT91SAM9263 (2007)
  • Sam9xe (2008)
  • SAM9N/CN,
  • Sam9r (2009)
  • SAM9G (2009)
  • SAM9M (2010)
  • SAM9X (2020) ^[2]
• Firma del acuerdo de licencia principal ARM1176JZ-S en 2004 (no se utiliza en piezas de Atmel)
• 2008 firma un acuerdo de licencia de Cortex con ARM Holdings. ^[3]
  • Cortex-M3 (MCU) (arquitectura Harvard ARMv7-M)
    • SAM3U (2009) ^[4]
    • SAM3S (2009) ^[5]
    • SAM3N (2010) ^[6]
    • SAM3A (2012) ^[7]
    • SAM3X (2012) ^[7]
  • Cortex-M4 (MCU) (arquitectura Harvard ARMv7E-M)
    • SAM4S (2011) ^[8]
    • SAM4L (2012) ^[9]
    • Serie SAM4E (2013) basada en el ARM Cortex-M4F, primer MCU Atmel que tiene una FPU (Unidad de Punto Flotante). ^[10]
    • SAM4N (2013)
    • SAM4C (2014) de doble núcleo ^[11]
    • SAM G51/53 (2014) basado en el ARM Cortex-M4F. ^[12]
    • SAM G54/55 (2015) basado en el ARM Cortex-M4F. ^[13]
  • Cortex-A5 (MPU) (arquitectura ARMv7-A)
    • Serie SAMA5D3, (2013) Atmel anunció la serie SAMA5D3 basada en el ARM Cortex-A5, que es el primer chip Atmel con un núcleo Cortex-A5. ^[3]
    • SAMA5D4 (2014) ^[14]
    • Serie SAMA5D2 (2015) ^[15]
  • Cortex-A7 (MPU) (arquitectura ARMv7-A)
    • SAMA7G5 (2022) ^[16]
  • Cortex-M0+ (MCU) en el SAM D20 (2013) (arquitectura ARMv6-M) – En junio de 2013, Atmel anunció la serie SAMD20 basada en el ARM Cortex-M0+. ^[17]
  • Cortex-M7 (MCU) (arquitectura ARMv7-M)
    • Serie SAMS70, (2015) Atmel anunció la serie SAM S70 basada en ARM Cortex-M7. ^[18]
    • Serie SAME70, (2015) Atmel anunció la serie SAM S70 basada en ARM Cortex-M7. ^[18]
    • Serie SAMV70 (2015) Atmel anunció la serie SAM S70 basada en ARM Cortex-M7, que es el primer chip Atmel de grado automotriz con un núcleo Cortex-M7. ^[19]

Los microcontroladores tienen memoria de programa interna, además de los registros internos y la RAM convencionales . Los microcontroladores ARM de Microchip van desde la serie SAM D10 con tan solo 14 pines hasta los productos SAM S70 y SAM E70 con 144 pines.

Las familias SAM4S, SAM4N, SAM3S, SAM3N, SAM7S (64 pines) tienen huellas de CI compatibles con pines, excepto para el dispositivo USB, aunque no son compatibles con el nivel de voltaje. ^[20]

La familia Atmel C se lanzó en mayo de 2015. ^[21] Basada en Cortex-M0+, compatible en pin y código con las series SAM D y SAM L, ^[21] con amplios rangos de voltaje operativo (2,7–5,5 V), bus CAN y hasta 12 canales de controlador DMA.

La familia SAM D (ATSAMD) ^[22] de Microchip consta de cuatro subseries diferentes (SAM D10, SAM D11, SAM D20, SAM D21). Todos los dispositivos se basan en el procesador ARM Cortex-M0+ y ofrecen diferentes combinaciones de pines, memoria y funciones. Los dispositivos son compatibles en cuanto a pines y códigos y comparten periféricos como el sistema de eventos y el módulo SERCOM para puertos de comunicación serial multiplexados reconfigurables . ^[23] Esta familia de microcontroladores se utiliza en varias placas de desarrollo para aficionados, como Arduino Zero (ATSAMD21G18), ^{[24] [25]} Sparkfun SAMD21 Mini Breakout (ATSAMD21G18), ^[26] y Seeed Studio XIAO SAMD21 (ATSAMD21G18). ^[27]

Los SAM D5X/E5X y SAM D51 cuentan con el Cortex-M4F de 32 bits.

En 2009, Atmel anunció la línea ATSAM3U de microcontroladores basados ​​en memoria flash basados ​​en el procesador ARM Cortex-M3 , como una evolución de gama alta de los productos de microcontroladores SAM7. Tienen una velocidad de reloj máxima en el rango de los 100 MHz y vienen en una variedad de tamaños de memoria flash. En el verano de 2009, estas piezas todavía estaban en fase de prueba y recientemente se había puesto a disposición una placa de desarrollo.

En diciembre de 2009 se anunció la línea ATSAM3S, que incluye varias mejoras para un funcionamiento con menor consumo de energía y una reducción de los costos de materiales .

Los observadores del mercado observan que estos productos Cortex-M3 son competencia para los productos AVR32 UC3A de Atmel . Ambos son microcontroladores con periféricos y otra tecnología de hardware prácticamente idénticos, basados ​​en memoria flash, velocidades de reloj similares y con conjuntos de instrucciones RISC densos de 16/32 bits.

• SAM3A
• SAM3N
• SAM3S – reduce el consumo de energía
• SAM3U – USB de alta velocidad
• SAM3X – la placa Arduino Due utiliza el microcontrolador Atmel SAM3X8E ^[28]

El ATSAM4 se basa en el núcleo ARM Cortex-M4 . El SAM4E incluye una FPU ( unidad de punto flotante ). El SAM4C incluye un ARM Cortex-M4 de doble núcleo (un núcleo con una FPU).

El 1 de agosto de 2017 se anunció la familia ATSAMD5x y ATSAME5x. Esta familia incluye varias mejoras para un funcionamiento con menor consumo de energía y más periféricos, Ethernet y CANBUS-FD en la serie SAME5x. [1] Archivado el 6 de noviembre de 2019 en Wayback Machine.

• SAM4C: procesador ARM Cortex-M4/M4F de doble núcleo que incluye FPU
• Serie SAM4E18-16: núcleo ARM Cortex-M4F, que incluye FPU
• SAM4L – Núcleo ARM Cortex-M4
• SAM4N: núcleo ARM Cortex-M4, compatibilidad pin a pin con dispositivos SAM4S, SAM3S, SAM3N, SAM7S
• SAM4S – Núcleo ARM Cortex-M4
• SAMG5x – Núcleo ARM Cortex-M4F, que incluye FPU, ATSAMG55 para una velocidad de CPU de 120 MHz.
• SAMD5x: el último núcleo ARM Cortex-M4F, que incluye FPU y seguridad integrada que incluye cifrado simétrico (AES) y asimétrico (ECC), soporte de intercambio de clave pública (PUKCC), verificador de integridad de memoria basado en TRNG y SHA.
• SAME5x: lo mismo que D5x más periféricos de red Ethernet MAC y CAN-FD. Las series SAMD5x-E5x integran muchos periféricos similares para temporizadores y Sercom para UART, I2C, SPI, etc. de las series ATSAMD2x y ATSAMC2x M0+, por lo que es más fácil actualizar a MCU de núcleo M4F.

Estos se basan en el núcleo ARM Cortex-M7 .

• SAMS70: MCU de alto rendimiento y propósito general
• SAME70 – MCU de alto rendimiento y conectividad
• SAMV70, SAMV71: MCU de alto rendimiento para automoción

Existe una amplia variedad de microcontroladores AT91 basados ​​en memoria flash, basados ​​en núcleos ARM7TDMI . Estos chips tienen una velocidad de reloj máxima en el rango de los 60 MHz y vienen con una variedad de tamaños de memoria flash y conjuntos de periféricos.

• SAM7L – funcionamiento con bajo consumo
• SAM7S – USB y otros periféricos. Los chips SAM7S de 64 pines son compatibles con las familias SAM4S, SAM4N, SAM3S y SAM3N.
• SAM7SE – USB, soporte de memoria externa y otros periféricos
• SAM7X – Ethernet, USB, CAN y otros periféricos
• SAM7XC - extensiones criptográficas (en particular, compatibilidad con AES) para chips AT91SAM7X

Los microcontroladores AT91SAM9XE basados ​​en memoria flash se basan en los núcleos ARM926ej-s. Tienen una velocidad de reloj máxima de entre 200 y 400 MHz y vienen con una variedad de tamaños de memoria flash. Se parecen un poco a los chips AT91SAM9260 equipados con memoria flash.

Microchip presentó los procesadores AT91SAM9 (que utilizan el núcleo ARM926ej-s, con la arquitectura ARMv5TEJ) como su primera continuación en el mercado del exitoso procesador AT91RM9200. Estos procesadores mejoraron a su predecesor al consumir menos energía, incorporar un núcleo ARM más nuevo y más potente y proporcionar una variedad de chips con diferentes conjuntos de periféricos. Si bien la mayoría tienen una velocidad de reloj de hasta aproximadamente 200 MHz, algunos pueden funcionar al doble de esa velocidad. Los procesadores incluyen:

• SAM9G25
• SAM9G45
• SAM9X35
• SAM9XE512
• SAM9260

Esta serie se basa en el núcleo ARM Cortex-A5 . ^{[3] [29]}

SAMA5D2

• SAMA5D2 – Ethernet 10/100, CAN, LCD, audio Clase D, QSPI, USB HSIC, interfaz de sensor de imagen Bayer sin procesar, LPDDR3/LPDDR2/LPDDR/DDR2, hasta 10 UART

SAMA5D3

• SAMA5D31 – Ethernet 10/100, pantalla LCD
• SAMA5D33 – Gigabit Ethernet, LCD
• SAMA5D34 – Gigabit Ethernet, LCD, CAN dual
• SAMA5D35 – sin LCD, CAN dual, un Gigabit Ethernet + un Ethernet 10/100
• SAMA5D36 – LCD, CAN dual, un Gigabit Ethernet + un Ethernet 10/100

SAMA5D4

• SAMA5D4 – 528 MHz (840 DMIPS), Neon, caché L2 de 128 KB, decodificador de video, LCD, Ethernet

• SAM-4C/CM

Oficial

• Arduino Due con Atmel ATSAM3X8E de 84 MHz ( núcleo ARM Cortex-M3 ).
• Arduino Zero con Atmel ATSAMD21G18 de 48 MHz ( núcleo ARM Cortex-M0+ ).
• Arduino MKR1000 con Atmel ATSAMW25 de 48 MHz ( núcleo ARM Cortex-M0+ ).

Compatible con escudo

• Rascal compatible con Shield con Atmel AT91SAM9G20 de 400 MHz ( núcleo ARM926EJ-S ).

• Explicado Pro
• Explicado
• SAM W21
• SAMA5

Entornos de desarrollo integrados:

Ventanas

• Microchip - MPLAB y Microchip Studio para dispositivos AVR y SAM (anteriormente Atmel Studio 7)
• IAR – Banco de trabajo integrado para ARM
• Crossware: paquete de desarrollo para ARM

Linux

• Construir raíz ^[30]
• Integrado abierto ^[31]
• Capa compatible con Yocto de meta-atmel ^[32]

• Atmel-ICE
• JTAG-ICE
• Enlace en J de Segger
• Crossware Jaguar

La cantidad de documentación de todos los chips ARM es abrumadora, especialmente para los recién llegados. La documentación de los microcontroladores de décadas pasadas se podría incluir fácilmente en un solo documento, pero a medida que los chips han evolucionado, también ha crecido la documentación. La documentación total es especialmente difícil de comprender para todos los chips ARM, ya que consta de documentos del fabricante del CI (por ejemplo, Microchip ) y documentos del proveedor del núcleo de la CPU ( ARM Holdings ).

Un árbol de documentación de arriba hacia abajo típico es: sitio web del fabricante, diapositivas de marketing del fabricante, hoja de datos del fabricante para el chip físico exacto, manual de referencia detallado del fabricante que describe los periféricos comunes y los aspectos de una familia de chips físicos, guía de usuario genérica del núcleo ARM, manual de referencia técnica del núcleo ARM, manual de referencia de la arquitectura ARM que describe el conjunto de instrucciones.

Árbol de documentación (de arriba a abajo)

1. Sitio web de microcontroladores y microprocesadores de Microchip
2. Diapositivas de marketing de la serie ARM de Microchip
3. Ficha técnica del chip ARM de Microchip
4. Sitio web principal de ARM
5. Guía genérica del usuario del núcleo ARM
6. Manual de referencia técnica del núcleo ARM
7. Manual de referencia de la arquitectura ARM

Microchip cuenta con documentos adicionales, como manuales de usuario de placas de evaluación, notas de aplicación, guías de inicio, documentos de la biblioteca de software, erratas y más. Consulte la sección Enlaces externos para obtener enlaces a documentos oficiales de Microchip y ARM.

• Arquitectura ARM , Lista de núcleos de microprocesadores ARM , ARM Cortex-M
• Microcontrolador , Lista de microcontroladores comunes
• Sistema integrado , microcontrolador de placa única
• Interrupción , Controlador de interrupciones , Comparación de sistemas operativos en tiempo real
• JTAG , SWD

Documentos oficiales sobre microcontroladores, controladores de señales digitales y microprocesadores

• Sitio web oficial

Documentos oficiales de ARM

Otro

• Foro sobre microcontroladores ARM Atmel AT91
• Soporte para Linux integrado Atmel AT91