Sistemas embarcados são sistemas computacionais dedicados a realizar tarefas específicas em diversos dispositivos, como os de Internet das Coisas (IoT, do inglês Internet of Things). Os microcontroladores são componentes fundamentais em sistemas embarcados e podem ser encontrados em uma variedade de aplicações, como:

• eletrodomésticos;
• automóveis;
• dispositivos médicos;
• sistemas de controle industrial;
• brinquedos.

Com os microcontroladores, é possível ter uma solução compacta e eficiente para implementar a lógica de controle desses dispositivos.

Como escolher microcontroladores para sistemas embarcados?

A seguir, listamos algumas características importantes que devem ser consideradas na escolha de um microcontrolador para sistemas embarcados:

• arquitetura do microcontrolador (arquiteturas de 8 bits, 16 bits ou 32 bits);
• velocidade de clock, que influencia diretamente a taxa de processamento;
• periféricos integrados (entradas e saídas GPIO, interfaces de comunicação, conversores analógico-digitais, entre outros);
• consumo de energia;
• memória flash para armazenar o programa e memória RAM para dados temporários;
• facilidade de desenvolvimento;
• custo.

Escolher o microcontrolador certo depende das especificações do seu projeto eletrônico e dos requisitos de sistema específicos. No entanto, contar com um time de desenvolvedores treinados em microcontroladores pela própria fabricante é um grande diferencial para o sucesso de um projeto eletrônico.

Esse time você encontra na Macnica DHW, quando escolhe trabalhar com os microcontroladores da GigaDevice. Com o nosso suporte técnico e comercial, o seu projeto chega mais rápido ao mercado.

Microcontroladores para sistemas embarcados da GigaDevice

Com um processo de fabricação avançado, custo atraente e excelente potencial de aplicação, os microcontroladores GD32H7 da GigaDevice são ideais para:

• processamento de sinais;
• controle de motores de alta precisão;
• fontes de alimentação digitais;
• armazenamento de energia;
• reconhecimento de áudio e voz;
• aplicações gráficas e de imagem.

Além disso, a série GD32H7 oferece alto poder de processamento, eficiência energética, conectividade e funções de segurança abrangentes. O portfólio de microcontroladores (MCU) GD32H7 possui 27 modelos divididos em três séries, disponíveis em cinco tipos de encapsulamentos: BGA176, LQFP176, LQFP144, BGA100 e LQFP100.

Devido à velocidade alta do clock do núcleo da CPU e ao grande tamanho da memória, esse produto também oferece suporte em aplicações que exigem recursos de processamento intensivos, como aprendizado de máquina (ML, do inglês machine learning) e inteligência artificial (IA).

Outro ponto importante é que os MCUs GD32H7 da GigaDevice rompem os limites tradicionais de desempenho dos microcontroladores de uso geral. Esses MCUs têm poder de processamento superior para permitir aplicações inovadoras em sistemas embarcados, como:

• computação complexa;
• processamento multimídia;
• computação na borda;
• algoritmos de ML e IA.

Recursos dos microcontroladores GD32H7

A série de MCU GD32H7 integra vários periféricos, incluindo oito U(S)ARTs, quatro I2Cs, seis SPIs, quatro I2Ss, dois SDIOs e dois Octal SPI (OSPI, compatível com versões anteriores de QSPI) com descriptografia em tempo real suportada por módulo de detecção em tempo real (RTDEC). O GD32H7 possui duas interfaces USB 2.0 OTG, suportando modos de operação Full-Speed ​​e High-Speed. Também integra três módulos CAN-FD e duas interfaces Ethernet para atender à demanda por comunicação de alta velocidade.

Além disso, a série MCU GD32H7 oferece excelentes soluções de exibição gráfica e conectividade de áudio e vídeo. Possui também um controlador TFT-LCD e um acelerador de processamento de imagem (IPA) para operações de processamento de imagens 2D, como:

• sobreposição;
• rotação;
• zoom in e out;
• conversão entre vários modos de cores.

Os microcontroladores também integram uma interface de áudio serial (SAI), uma interface de áudio SPDIF e uma interface de câmera digital de 8 bits a 14 bits para captura e transmissão de vídeo e imagem. Quanto à alimentação, a série MCU GD32H7 adota a faixa de tensão de alimentação de 1,71 V a 3,6 V DC, com sua capacidade avançada de gerenciamento de energia. Ainda, possui três modos de fonte de alimentação (LDO, SMPS e fonte de alimentação direta) e cinco modos de baixo consumo de energia para um esquema de fonte de alimentação flexível com consumo de energia do sistema equilibrado.

Para completar, o MCU GD32H7 possui 4 temporizadores de uso geral de 32 bits, 12 temporizadores de uso geral de 16 bits, 4 temporizadores básicos de 64 bit e 32 bits e 2 temporizadores avançados PWM. Com isso, demonstram mais imagens e com maior resolução do que os produtos da concorrência, fornecendo aos designers mais opções com maior precisão.

A taxa de amostragem desses microcontroladores é de dois ADCs internos de 14 bits, que pode atingir até 4 MSPS, e a taxa de amostragem do ADC de 12 bits vai até 5,3 MSPS. Além disso, integram um comparador rápido, DAC e outros periféricos analógicos de alta precisão para suportar outros tipos de aplicações de controle de motor.

Na imagem abaixo, você pode ver as famílias de microcontroladores GigaDevice e suas especificações.

A seguir, saiba mais sobre outros recursos e características desses microcontroladores.

Integração poderosa no chip

A série de microcontroladores GD32H7 adota um núcleo de alto desempenho Arm® Cortex®-M7 baseado na arquitetura Armv7E-M, com frequência de clock de até 600 MHz. Seu desempenho é ainda mais aprimorado devido ao barramento AXI + AHB de alta largura de banda e pela arquitetura de pipeline de seis estágios com capacidade de previsão de ramificação.

Além disso, o acelerador de hardware avançado integrado de processamento de sinal digital (DSP) e a unidade de ponto flutuante (FPU) de precisão dupla, bem como a unidade matemática trigonométrica (TMU) e o acelerador de filtro (FAC) de hardware, reduzem significativamente a carga da CPU e aumentam a eficiência de processamento desses microcontroladores.

A série GD32H7 da GigaDevice pode operar até 1.552 DMIPS em sua frequência mais alta e alcançar um excelente desempenho de 2.888 pontos em testes de benchmark CoreMark®, melhorando a eficiência de execução de código em aproximadamente 10% em comparação com produtos similares no mercado operando na mesma frequência. O desempenho do produto é mais de 40% superior ao dos produtos Cortex®-M4.

As memórias integradas na série de MCUs GD32H7 são de 1.024 KB a 3.840 KB flash e 1.024 KB SRAM, incluindo 512 KB de memória firmemente acoplada (TCM) configurável para execução em estado de espera zero de instruções e dados críticos. A memória cache L1 de alta velocidade de 64 KB (I-Cache, D-Cache) aumenta ainda mais a eficiência de processamento da CPU e o desempenho em tempo real.

Vale destacar que o seu controlador de memória externa (EXMC) permite acesso a vários tipos de memória externa, como SDRAM, SRAM, ROM, NOR Flash e NAND Flash. Enquanto a Embedded Trace Macrocell (ETM) integrada pode rastrear instruções e dados em tempo real, fornecendo funções avançadas de depuração sem interferir nas operações normais da CPU, o grande espaço de memória interna da série GD32H7 pode suportar sistemas operacionais ricos, ML e IA embarcados e outros algoritmos avançados, permitindo o controle em tempo real de alto desempenho e baixa latência.

Segurança para sistemas embarcados

Outro ponto importante em projetos eletrônicos para sistemas embarcados é a segurança. Por isso, a série MCU GD32H7 suporta várias funções que tornam esses sistemas mais seguros. Listamos algumas abaixo.

• Criptografia de hardware integrada de algoritmos DES, 3DES ou AES e algoritmos hash para diferentes aplicações de segurança: garante a integridade dos dados e protege as informações transmitidas.
• Verificação ECC: melhora efetivamente a confiabilidade do sistema.
• Módulo RTDEC integrado: pode descriptografar os dados no barramento AXI ou AHB em tempo real para manter a confidencialidade do firmware de leitura armazenado em memórias flash SPI NOR externas.

Compatibilidade e desenvolvimento de projetos eletrônicos

A família de produtos GD32H7 é compatível com os microcontroladores GD32 existentes e oferece três tipos de produtos com diferentes configurações de recursos do sistema:

• MCU GD32H73: suporta três canais de CAN 2.0B;
• GD32H757 e GD32H759: suportam três canais de CAN-FD de alta velocidade.

Do ponto de vista do encapsulamento, o GD32H757 é oferecido nas opções BGA100 e LQFP144/100, enquanto o GD32H759 está disponível nos encapsulamentos BGA176 e LQFP176. Além disso, o ecossistema de desenvolvimento do GD32 da GigaDevice fornece um ambiente de desenvolvimento gratuito para a nova série de MCU GD32H7, o GD32 Eclipse IDE e o GD32 All-In-One Programmer.

Essas tecnologias suportam programação direta com o modo SWD/JTAG do GD-LINK ou por meio das interfaces UART, USB e I2C do host. Outras ferramentas embarcadas populares, como Arm® KEIL, IAR e SEGGER, também fornecerão suporte abrangente em MCUs GD32H7, incluindo seu ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) e funções de depuração ou rastreamento.

A GigaDevice também é parceira dos principais sistemas operacionais em tempo real (RTOS) e middleware, como interfaces gráficas de usuário (GUI) e algoritmos de IA embarcados para acelerar o desenvolvimento do projeto do cliente com um curto tempo de lançamento no mercado.

A GigaDevice possui diversas placas de desenvolvimento para quem está testando sua solução para sistemas embarcados. Entre essas placas, destacamos:

• GD32H759l-EVAL;
• GD32H759I-START;
• GD32H757Z-START;
• GD32H757J-START;
• GD32H757V-START.

As placas estão disponíveis para diferentes tipos de encapsulamento, permitindo que o desenvolvimento e a depuração dos projetos sejam mais rápidos.

Quer ter esses microcontroladores no seu sistema embarcado? Entre em contato com nossos especialistas e conheça todo o potencial dos produtos da GigaDevice.

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