AIROC? CYW20829：高性能藍(lán)牙低功耗MCU的卓越之選

在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用蓬勃發(fā)展的今天，對(duì)高性能、低功耗且安全的微控制器（MCU）需求愈發(fā)迫切。AIROC? CYW20829作為一款專為IoT應(yīng)用量身打造的MCU + 藍(lán)牙低功耗（Bluetooth? LE）平臺(tái)，憑借其出色的性能和豐富的功能，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款強(qiáng)大的芯片。

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一、產(chǎn)品概述

AIROC? CYW20829是一款高性能、超低功耗且具備安全特性的MCU + 藍(lán)牙低功耗平臺(tái)。它將高性能微控制器與藍(lán)牙低功耗5.4連接功能相結(jié)合，同時(shí)集成了高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換音頻輸入、I2S/PCM、適用于汽車應(yīng)用的CAN和LIN接口，以及其他標(biāo)準(zhǔn)通信和定時(shí)外設(shè)。通過(guò)高度集成的設(shè)計(jì)，CYW20829最大限度地減少了外部組件的使用，從而降低了設(shè)備的尺寸和實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙低功耗解決方案的成本。

這款芯片適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，包括無(wú)線輸入設(shè)備、遙控器、鍵盤、操縱桿、藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)、汽車應(yīng)用、資產(chǎn)跟蹤，以及需要10 dBm RF輸出功率的藍(lán)牙低功耗物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如照明和家庭自動(dòng)化等。

二、核心特性剖析

（一）32位應(yīng)用核心子系統(tǒng)

1. CPU性能：采用48 / 96-MHz Arm? Cortex?-M33 CPU，具備單周期乘法和內(nèi)存保護(hù)單元（MPU），基于ARMv8-M架構(gòu)，采用40-nm CMOS工藝制造。用戶可以選擇1.1 V或1.0 V的核心邏輯工作電壓，在不同電壓下，CPU的活動(dòng)電流斜率表現(xiàn)出色。例如，在1.1 V核心電壓下，Cortex?-M33的活動(dòng)電流斜率為40 μA/MHz；在1.0 V核心電壓下，為22 μA/MHz。
2. 數(shù)據(jù)傳輸：配備16通道的數(shù)據(jù)線（DMA）控制器，支持CPU獨(dú)立訪問(wèn)內(nèi)存和外設(shè)，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。
3. 緩存優(yōu)化：擁有32-KB緩存，可在降低功耗的同時(shí)提高XIP（Execute-In-Place）性能。

（二）內(nèi)存子系統(tǒng)

1. SRAM管理：具備256-KB SRAM，并支持電源和數(shù)據(jù)保留控制，以64-KB為單位進(jìn)行管理，方便用戶在深度睡眠模式下控制內(nèi)存保留量。
2. 安全保障：采用OTP eFuse陣列進(jìn)行安全配置，可用于存儲(chǔ)設(shè)備ID、初始校準(zhǔn)設(shè)置、設(shè)備生命周期和安全設(shè)置等信息，為系統(tǒng)安全提供了有力保障。

（三）藍(lán)牙低功耗子系統(tǒng)

1. 通信能力：集成48-MHz Arm? Cortex?-M33 CPU和2.4 GHz RF收發(fā)器，支持50 Ω天線驅(qū)動(dòng)，具備數(shù)字PHY和鏈路層引擎，支持主從模式，可同時(shí)支持多達(dá)16個(gè)連接，其中4個(gè)為外設(shè)連接。
2. 傳輸性能：可編程TX功率高達(dá)10 dBm，不同速率下的RX靈敏度表現(xiàn)優(yōu)異。例如，LE-1 Mbps時(shí)為 -98 dBm，LE-2 Mbps時(shí)為 -95 dBm，Coded PHY 500 kbps（LE-LR）時(shí)為 –101 dBm，Coded PHY 125 kbps（LE-LR）時(shí)為 –106 dBm。
3. 功耗控制：在3.0 V電源供電并使用內(nèi)部降壓轉(zhuǎn)換器的情況下，TX電流在0 dBm時(shí)為5.2 mA，10 dBm時(shí)為17.2 mA，RX電流（LE 1 Mbps）為5.6 mA。

（四）低功耗運(yùn)行

1. 電源模式：支持六種電源模式，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)的電源管理。深度睡眠模式下，64 KB SRAM保留時(shí)的電流僅為4.5 μA。
2. 電壓轉(zhuǎn)換：內(nèi)置DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器，支持1.7 V至3.6 V的寬電壓范圍運(yùn)行。

（五）靈活的時(shí)鐘選項(xiàng)

1. 多種振蕩器：提供8-MHz內(nèi)部主振蕩器（IMO），精度為±2%；超低功耗32 kHz內(nèi)部低速振蕩器（ILO）；高頻（24 MHz）用于無(wú)線電PLL的振蕩器和低頻（32 kHz手表晶體）用于LPO的振蕩器；48-MHz低功耗IHO（內(nèi)部振蕩器）。
2. 頻率調(diào)節(jié)：配備頻率鎖定環(huán)（FLL）用于倍增IMO頻率，以及整數(shù)和分?jǐn)?shù)外設(shè)時(shí)鐘分頻器，可根據(jù)不同應(yīng)用需求靈活調(diào)整時(shí)鐘頻率。

（六）豐富的通信接口

1. QSPI/SMIF接口：支持從外部Quad SPI閃存進(jìn)行XIP操作，具備實(shí)時(shí)加密和解密功能，支持DDR，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)384 Mbps的吞吐量。
2. 串行通信塊：擁有三個(gè)可在運(yùn)行時(shí)配置的串行通信塊（SCB），第一個(gè)可配置為SPI或I2C，第二個(gè)可配置為SPI或UART，第三個(gè)可配置為I2C或UART，且在三個(gè)SCB中，特定總線（SPI/I2C/UART）最多只能有兩個(gè)實(shí)例。

（七）音頻子系統(tǒng)

包含兩個(gè)脈沖密度調(diào)制（PDM）通道和一個(gè)I2S通道，支持時(shí)分復(fù)用（TDM）模式，可滿足音頻處理的多樣化需求。

（八）定時(shí)和脈寬調(diào)制

配備七個(gè)16位和兩個(gè)32位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器脈寬調(diào)制器（TCPWM）塊，支持多種PWM模式，如中心對(duì)齊、邊緣對(duì)齊和偽隨機(jī)模式，可用于控制彩色LED等設(shè)備。

（九）ADC和MIC

采用12位sigma-delta開關(guān)電容ADC，可用于音頻和直流測(cè)量，為模擬信號(hào)的數(shù)字化處理提供了可靠的解決方案。

（十）GPIO接口

多達(dá)32個(gè)可編程GPIO，支持八種驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度模式，可選擇壓擺率以控制dV/dt相關(guān)噪聲，提高電磁干擾（EMI）性能。部分引腳具備過(guò)壓耐受（OVT）功能，可用于I2C總線，方便在芯片斷電時(shí)保持與運(yùn)行中的IC總線的物理連接。

（十一）安全架構(gòu)

1. 信任根：基于ROM的信任根，通過(guò)不可中斷的“安全啟動(dòng)”機(jī)制，確保系統(tǒng)啟動(dòng)后的完整性和安全性。
2. 認(rèn)證執(zhí)行：對(duì)執(zhí)行映像進(jìn)行逐步認(rèn)證，支持代碼在執(zhí)行只讀模式下的安全執(zhí)行，保護(hù)受保護(hù)的例程。
3. 調(diào)試控制：可禁用所有調(diào)試和測(cè)試入口路徑，支持通過(guò)認(rèn)證的調(diào)試令牌進(jìn)行安全調(diào)試，為外部SMIF內(nèi)存提供加密映像支持。

（十二）加密硬件

集成硬件加速的對(duì)稱加密方法和哈希函數(shù)，以及真隨機(jī)數(shù)生成（TRNG）功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的加密能力。

三、開發(fā)環(huán)境支持

Modustoolbox?軟件是英飛凌提供的一套全面的多平臺(tái)工具和軟件庫(kù)集合，為創(chuàng)建融合MCU和無(wú)線系統(tǒng)提供了沉浸式的開發(fā)體驗(yàn)。它具有全面性、靈活性和原子性等特點(diǎn)，用戶可以根據(jù)自己的工作流程靈活使用其中的資源。

英飛凌在GitHub上提供了大量的代碼倉(cāng)庫(kù)，包括與英飛凌套件對(duì)齊的板級(jí)支持包（BSP）、底層資源（如硬件抽象層（HAL）和外設(shè)驅(qū)動(dòng)庫(kù)（PDL））、支持藍(lán)牙低功耗和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)等行業(yè)領(lǐng)先功能的中間件，以及一系列經(jīng)過(guò)充分測(cè)試的代碼示例應(yīng)用。

ModusToolbox?軟件與IDE無(wú)關(guān)，易于適應(yīng)不同的工作流程和開發(fā)環(huán)境。它包括項(xiàng)目創(chuàng)建器、庫(kù)管理器、BSP助手、外設(shè)和庫(kù)配置器，以及可選的適用于ModusToolbox?的Eclipse IDE，為開發(fā)者提供了便捷的開發(fā)工具。

四、電氣規(guī)格與應(yīng)用注意事項(xiàng)

（一）絕對(duì)最大額定值

在使用CYW20829時(shí)，需要注意其絕對(duì)最大額定值，如模擬或數(shù)字電源相對(duì)于Vss的電壓范圍為 -0.5 V至4 V，GPIO電壓范圍為 -0.5 V至VDD + 0.5 V等。超過(guò)這些額定值可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備永久性損壞，影響設(shè)備的可靠性。

（二）工作條件

芯片的正常工作條件包括溫度范圍為 -40°C至85°C，電源電壓范圍為1.71 V至3.6 V。在不同的電源模式下，CPU的電流和轉(zhuǎn)換時(shí)間也有所不同。例如，在深度睡眠模式下，不同SRAM保留量對(duì)應(yīng)的電流消耗不同，從4.5 μA到7.5 μA不等。

（三）電源供應(yīng)考慮

CYW20829的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)確保了在不同模式下電壓水平滿足要求。VDDD電源（1.7至3.6 V）為片上降壓調(diào)節(jié)器供電，可提供可選的（1.0 V或1.16 V）核心工作電壓（VCCD）。藍(lán)牙無(wú)線電需要1.1 V的工作電壓，當(dāng)無(wú)線電開啟時(shí)，藍(lán)牙系統(tǒng)可能會(huì)覆蓋用戶的核心電壓選擇，無(wú)線電活動(dòng)結(jié)束后，系統(tǒng)電壓將自動(dòng)恢復(fù)到用戶選擇的值。

（四）引腳定義與功能

芯片采用56-QFN封裝，每個(gè)引腳都有特定的功能和用途。例如，麥克風(fēng)相關(guān)引腳包括MIC_P、MIC_N和MIC_BIAS，用于連接麥克風(fēng)；電源相關(guān)引腳包括VDDQ、Vcc_BUCK、VCCD等，為不同模塊提供電源。同時(shí)，每個(gè)引腳還具有多種可選的替代功能，可根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行配置。

五、總結(jié)與展望

AIROC? CYW20829憑借其高性能、超低功耗、豐富的功能和強(qiáng)大的安全特性，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了一個(gè)理想的解決方案。無(wú)論是在智能家居、工業(yè)自動(dòng)化還是汽車電子等領(lǐng)域，CYW20829都能發(fā)揮出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

作為電子工程師，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中需要充分考慮芯片的各項(xiàng)特性和電氣規(guī)格，結(jié)合具體的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行合理的配置和優(yōu)化。同時(shí)，利用Modustoolbox?軟件提供的豐富資源和便捷工具，可以加快開發(fā)進(jìn)度，提高開發(fā)效率。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們期待AIROC? CYW20829能夠在更多的應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出其卓越的性能，為推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。你在使用類似芯片的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。