Перейти к содержанию

SF32LB57x

Обзор

Серия SF32LB57x — это улучшенное высокоинтегрированное семейство AIoT-микроконтроллеров со сверхнизким энергопотреблением для носимых устройств, портативной электроники, систем умного дома и компактных дисплеев. Она предназначена для проектов, которым нужны более развитая графика, Bluetooth-аудио, подключение камеры, внешняя память и постоянно работающие функции, чем способен с запасом поддержать обычный Bluetooth-MCU, но без компромиссов по энергопотреблению, стоимости и интеграции, характерных для платформ класса прикладных процессоров.

В SF32LB57x используется трёхъядерная архитектура Arm Cortex-M33 STAR-MC11: два производительных ядра работают на частоте до 240 MHz, а энергоэффективное ядро — до 24 MHz. В руководстве SiFli по ACPU три ядра обозначены как HCPU, ACPU и LCPU: ACPU обрабатывает аудио и графику, а LCPU выполняет энергоэффективные задачи, например BLE и обработку данных датчиков. Совокупная производительность двух основных ядер составляет 1968 CoreMark / 740 DMIPS. Такое разделение обеспечивает запас для отрисовки интерфейса, прикладного кода и мультимедийных задач, а Bluetooth, сенсорный хаб и другие постоянно активные функции могут работать по более энергоэффективному пути.

Платформа объединяет 592 KB встроенной SRAM с сохранением данных, графический ускоритель ePicasso 3.0 для 2D/2.5D, аппаратный декомпрессор eZip 3.0, отдельный LCD-контроллер, контроллер камеры DCMI, двухрежимный Bluetooth, высококачественные аудиоблоки ADC/DAC, интерфейсы для SiP- и внешней памяти, аппаратное ускорение функций безопасности и гибкое назначение GPIO через FreeIO. Важное отличие SF32LB57x — PTM (Parallel Task Machine), небольшой параллельный процессор задач. Он снимает с основных CPU часть работы: управление периферийными последовательностями с привязкой к тактам, пользовательские протоколы ввода-вывода, сбор данных с датчиков, формирование PWM-подобных сигналов и событийную координацию.

При проектировании аппаратной части сначала определите сочетание питания и корпуса. SF32LB57x выпускается в корпусах QFN68, QFN80 и BGA112; конкретная модель рассчитана либо на питание от аккумулятора, либо от внешнего стабилизированного источника 3,3 V. От этого выбора зависят схема питания, число доступных GPIO, разводка выводов корпуса, трассировка дисплейных интерфейсов и памяти, доступ к отладке и порядок запуска платы. Поэтому выберите конкретную заказываемую модель до повторного использования схемы или начала трассировки PCB.

Области применения

SF32LB57x подходит для компактных подключённых устройств на энергоэффективной платформе MCU, которым нужны графика, Bluetooth-аудио, подключение камеры, внешняя память или постоянно работающие датчики. Типичные примеры:

  • Носимые смарт-часы и фитнес-браслеты
  • Устройства с человеко-машинным интерфейсом (HMI)
  • Умные устройства с дисплеем на электронной бумаге
  • Небольшая и средняя бытовая техника для умного дома
  • Портативные устройства записи и аудиоустройства
  • Носимые медицинские устройства и фитнес-оборудование
  • Промышленные дисплеи, системы сбора данных и мониторинга, измерительное оборудование
  • Носимые или портативные устройства с камерой
  • Компактные дисплейные терминалы и панели управления
  • Контроллеры центральной консоли автомобиля, беспроводные ключи и носимые автомобильные пульты
  • Умные дверные замки
  • Bluetooth-рации и переговорные устройства
  • Электронные фоторамки
  • Сети Bluetooth Mesh и энергоэффективные сети сенсорных хабов

Семейство особенно подходит для проектов, которым нужны одна или несколько следующих возможностей:

  • Два производительных ядра на частоте до 240 MHz и энергоэффективное ядро на частоте до 24 MHz для интерфейса, прикладных задач и фоновой обработки с низким энергопотреблением
  • Графическое ускорение ePicasso 3.0 с поворотом, масштабированием, проекцией, зеркальным отображением и альфа-смешиванием в реальном времени
  • Декомпрессия ресурсов eZip/eZip-A, JPEG и MJPEG средствами eZip 3.0 без ресурсоёмкого декодирования каждого ресурса на CPU
  • Интерфейсы LCD: 8080, SPI/Dual-SPI/Quad-SPI, DPI/RGB, JDI и EPD с шириной шины 8/16 бит
  • Подключение камеры к DCMI через DVP или SPI/Dual-SPI/Quad-SPI
  • Двухрежимная связь Bluetooth 6.3 (BR/EDR и BLE), включая BLE Audio и LE Long Range
  • Высококачественные 24-битные аудиоресурсы ADC/DAC для воспроизведения, записи и Bluetooth-звонков
  • Варианты SiP-памяти OPI-PSRAM / QSPI-NOR и внешней памяти QSPI-NOR/NAND, QPI-PSRAM, SD, SDIO или eMMC
  • Перенос пользовательских задач периферии на PTM, детерминированное управление временем сигналов ввода-вывода, быстрый отклик на события и автоматизация датчиков или интерфейсов с низкой нагрузкой на CPU

Версия Bluetooth 6.3 указана по даташитам SF32LB57x (V0.2.1); в кратких описаниях изделия v0.4 всё ещё приведена более ранняя версия. Проверьте дополнительные функции по актуальной документации SiFli для конкретной заказываемой модели.

Материалы для разработки

Характеристики и спецификации

Вычисления и память

  • Высокопроизводительная система с двумя ядрами Arm Cortex-M33 STAR-MC1, работающими на частоте до 240 MHz
  • Энергоэффективная система с одним ядром Arm Cortex-M33 STAR-MC1, работающим на частоте до 24 MHz
  • Совокупная производительность двух основных ядер: 1968 CoreMark / 740 DMIPS
  • Кэш HCPU: кэш инструкций 32 KB с 2-канальной ассоциативностью и кэш данных 16 KB с 4-канальной ассоциативностью
  • Кэш инструкций и данных ACPU для XIP и ускорения приложений
  • 512 KB SRAM HPSYS и 80 KB SRAM LPSYS с сохранением данных, всего 592 KB встроенной SRAM
  • D-TCM объёмом 128 KB без тактов ожидания, использующая общее адресное пространство с SRAM HPSYS
  • Поддержка FPU одинарной точности и MPU
  • GPDMA с режимом связанного списка

PTM (Parallel Task Machine)

  • Четырёхъядерный PTM для пользовательских задач периферии, которым выгодно исполнение с аппаратной привязкой ко времени вместо постоянного обслуживания со стороны CPU
  • Компактная система команд для чтения и записи по шине и линиям ввода-вывода, операций с данными, условных переходов, ожидания событий и фиксированных задержек
  • Управление временными параметрами с точностью до такта при исполнении из PTM TCM; подходит для детерминированных последовательностей ввода-вывода
  • Каждое ядро PTM обрабатывает до 16 каналов ввода-вывода; для пользовательских интерфейсов связи предусмотрена поддержка FIFO/DMA
  • Ядра PTM обращаются к памяти и регистрам периферии на шине AHB, могут генерировать прерывания CPU и координировать работу через внутренние уведомления о событиях
  • Подходит для пользовательских протоколов интерфейсов, пользовательского PWM, пакетной обработки памяти и данных, планирования работы нескольких модулей и автоматического сбора данных с датчиков

Беспроводная связь

  • Двухрежимный радиотракт Bluetooth
  • Поддержка BLE Audio и LE Long Range
  • Чувствительность приёма: −100 dBm для BLE 1 Mbps, −107,5 dBm для BLE 125 kbps, −96 dBm для BR и −95 dBm для EDR2
  • Максимальная мощность передачи: 13 dBm для EDR2/EDR3 и 17 dBm для BR/BLE
  • Пиковый ток приёма BR при напряжении 3,8 V может составлять всего 2,0 mA

Графика, дисплей и камера

  • Графический движок ePicasso 3.0 для 2D/2.5D
  • Аппаратное ускорение поворота, масштабирования, проекции, зеркального отображения, альфа-смешивания и многослойной композиции
  • Максимальное разрешение графики: 2048 × 2048
  • Форматы RGB: RGB888, RGB565, aRGB8888 и aRGB8565
  • Дополнительные форматы: L8/L4, G8/G4/G2, A8/A4/A2 и YUV
  • Декомпрессор eZip 3.0 для изображений и анимации eZip/eZip-A без потерь
  • Декомпрессия изображений JPEG и анимации MJPEG
  • Совместная работа eZip и ePicasso без промежуточного кадрового буфера
  • Отдельный LCD-контроллер с интерфейсами 8080, SPI/Dual-SPI/Quad-SPI, DPI/RGB, JDI и EPD с разрядностью 8/16 бит
  • Дисплейная подсистема поддерживает сценарии постоянного отображения с низким энергопотреблением
  • Контроллер камеры DCMI поддерживает интерфейсы DVP и SPI/Dual-SPI/Quad-SPI

Аудио и аналоговые блоки

  • Один высококачественный 24-битный аудио DAC с SNR 109 dB
  • Два высококачественных 24-битных аудио ADC с SNR 97 dB
  • Частота дискретизации аудио от 8 kHz до 96 kHz, включая распространённые частоты для телефонии и музыки
  • LDO Micbias с выходным напряжением 1,4–2,8 V и выходным током до 2 mA
  • Поддержка воспроизведения и записи аудио, Bluetooth-звонков и воспроизведения MP3 при подключённой гарнитуре
  • Один универсальный 12-битный SAR ADC с 12 каналами
  • Один встроенный датчик температуры

Память и безопасность

  • Поддержка SiP OPI-PSRAM с частотой до 156 MHz
  • Поддержка SiP NOR Flash с частотой до 104 MHz
  • Три интерфейса MPI (QSPI) для NOR, NAND и QPI-PSRAM, с XIP в адресном пространстве
  • Два интерфейса SD/SDIO с поддержкой SD 3.0, SDIO 3.0 и eMMC
  • Поддержка дешифрования Flash на лету
  • Аппаратные ускорители AES, HASH и CRC
  • Генератор истинных случайных чисел (TRNG)
  • Архитектура безопасности eShield
  • PSA Certified Level 1

Периферия и ввод-вывод

  • До 58 GPIO в зависимости от корпуса и заказываемой модели
  • Гибкое назначение GPIO с помощью FreeIO
  • 3 UART
  • 4 I2C
  • 2 SPI
  • 2 I2S
  • 2 интерфейса PDM (до двух цифровых микрофонов на каждый интерфейс)
  • 1 USB 2.0 Full-Speed
  • 2 CAN
  • Интеграция событий PTM для событийного управления периферией и координации нескольких ядер
  • 2 GPTIM по 16 бит
  • 4 BTIM по 32 бита
  • 2 ATIM по 32 бита
  • 2 LPTIM по 24 бита
  • 1 PWM
  • 1 RTC
  • 2 WDT по 24 бита и 1 независимый WDT

Управление питанием

  • Встроенный высокоэффективный Buck-преобразователь и энергоэффективные LDO
  • Два внешних выхода питания 3,3 V, каждый с током до 150 mA
  • Ток в режиме Hibernate: 2,8 µA при 3,8 V (базовая конфигурация с питанием от аккумулятора) или 1 µA при 3,3 V (базовая конфигурация с внешним питанием)
  • В варианте с питанием от аккумулятора предусмотрено встроенное настраиваемое линейное зарядное устройство Li-ion (ток заряда до 400 mA)
  • Диапазон напряжения полного заряда: 4,2–4,45 V
  • Диапазон входного напряжения аккумулятора/системы4: 3,0–4,7 V
  • Диапазон VBUS: 4,5–5,5 V
  • Диапазон рабочих температур: −40 °C … +85 °C

Варианты семейства

В семейство SF32LB57x входят варианты для питания от аккумулятора и варианты для внешнего стабилизированного источника 3,3 V. Выберите точную заказываемую модель до разработки схемы: чертежи корпуса, выводы питания, число доступных GPIO, встроенная память и ограничения платы зависят от конкретного варианта.

Указанные ниже номера моделей взяты из таблиц заказных кодов даташитов SiFli SF32LB57x (DS5701 и DS5702, V0.2.1, оба — предварительные редакции), кроме SF32LB57ZVN7N6, которого в этих таблицах нет. Перед утверждением проекта проверьте по актуальной документации SiFli для конкретной модели её заказной код, конфигурацию встроенной памяти, электрические пределы и чертёж корпуса.

При первичном выборе ориентируйтесь на следующие группы:

  • SF32LB57xU: QFN68, группа для питания от литий-ионного аккумулятора (уровень обозначается цифрой, например 3/5/7)
  • SF32LB57XU: QFN68, стандартная группа для внешнего питания 3,3 V (уровень обозначается буквой, например Z/C/E/F/G/H/J)
  • SF32LB57XY / SF32LB57XV: QFN80 / BGA112, группа для внешнего питания 3,3 V.

В даташите серии с питанием от аккумулятора (DS5701) также указаны QFN80 (8 × 8 mm, 58 GPIO) и BGA112 (до 58 GPIO плюс 6 выводов GPO или I/O интерфейса MPI) для этой серии. Однако в его таблице заказных кодов нет моделей с питанием от аккумулятора в корпусах QFN80 и BGA112, поэтому перед проектированием на их основе уточните заказываемую модель у SiFli.

Варианты SF32LB57x в корпусе QFN68 (57xU / 57XU)
SF32LB 573UB7N6 573UB766 573UB776 575UCNN6 577UDNN6 57ZUN3N6
Корпус QFN68 QFN68 QFN68 QFN68 QFN68 QFN68
Размеры в плане3 7 × 7 mm 7 × 7 mm 7 × 7 mm 7 × 7 mm 7 × 7 mm 7 × 7 mm
Толщина3 0,9 mm 0,9 mm 1,1 mm 0,9 mm 0,9 mm 0,9 mm
Шаг выводов 0,35 mm 0,35 mm 0,35 mm 0,35 mm 0,35 mm 0,35 mm
GPIO 46 46 46 46 46 47
Встроенная память 4 MB OPI-PSRAM + 16 MB QSPI-NOR 4 MB OPI-PSRAM + 16 MB + 8 MB QSPI-NOR (два кристалла) 4 MB OPI-PSRAM + 2 × 16 MB QSPI-NOR (два кристалла) 8 MB OPI-PSRAM, без QSPI-NOR 16 MB OPI-PSRAM, без QSPI-NOR Без PSRAM, только 1 MB QSPI-NOR
Питание4 3,0–4,7 V 3,0–4,7 V 3,0–4,7 V 3,0–4,7 V 3,0–4,7 V 3,3 V
Напряжение I/O5 3,3 V 3,3 V 3,3 V 3,3 V 3,3 V 3,3 V / 1,8 V
Температура −40…+85 °C −40…+85 °C −40…+85 °C −40…+85 °C −40…+85 °C −40…+85 °C
Варианты SF32LB57x в корпусах QFN80 / BGA112 (57XY / 57XV)
SF32LB 57EYBBN6 57GYD7N6 57ZVN7N6 57GVD776
Корпус QFN80 QFN80 BGA112 BGA112
Размеры в плане3 8 × 8 mm 8 × 8 mm 5,4 × 4,4 mm 5,4 × 4,4 mm
Толщина3 0,9 mm 0,9 mm 0,98 mm 0,98 mm
Шаг выводов 0,35 mm 0,35 mm 0,4 mm 0,4 mm
GPIO 58 58 58 + 6 (MPI3 или статические выходы)2 582
Встроенная память 8 MB OPI-PSRAM (2 × 4 MB, два кристалла), без QSPI-NOR 16 MB OPI-PSRAM + 16 MB QSPI-NOR Без PSRAM + 16 MB QSPI-NOR 16 MB OPI-PSRAM + 32 MB QSPI-NOR (2 × 16 MB, два кристалла)
Питание 3,3 V 3,3 V 3,3 V 3,3 V
Напряжение I/O5 3,3 V / 1,8 V 3,3 V / 1,8 V 3,3 V / 1,8 V 3,3 V / 1,8 V
Температура −40…+85 °C −40…+85 °C −40…+85 °C −40…+85 °C

Для SF32LB57x выбор корпуса определяется не только стоимостью PCB. От него зависят доступность интерфейсов дисплея, разводка внешней памяти, бюджет GPIO, сохранение выводов отладки и загрузки, а также сложность трассировки выводов. Поэтому корпус нужно выбирать одновременно с архитектурой питания. В спецификации BOM и схеме указывайте полную заказываемую модель, а не только корпус: суффикс памяти меняет конфигурацию SiP и может влиять на предположения о загрузочном носителе, последовательность подачи питания и потребность во внешней памяти.

Путь интеграции

Чтобы превратить предварительный выбор SF32LB57x в проверенное решение, выполните следующие шаги:

  1. Проверьте поддержку нужных функций в прошивке. Начните с руководства по началу работы с SiFli SDK, затем ознакомьтесь со страницей SiFli-SDK и используйте примеры, чтобы проверить нужные проекту функции графики, аудио, камеры, Bluetooth и памяти.
  2. Выберите платформу для оценки. Сейчас μForge не предлагает специализированный модуль или отладочную плату для SF32LB57. Найдите подходящую платформу на странице Подбор компонентов SF32, но прежде чем использовать результаты при разработке на 57x, проверьте соответствие корпуса, питания, памяти и интерфейсов.
  3. Разработайте и проверьте аппаратную часть. До выпуска схемы или разводки изучите руководство по проектированию аппаратной части, включая самопроверку проекта заказчика, и следуйте этапам проверки из раздела Разработка для серийного производства. Специализированный контрольный список μForge для этого семейства пока не опубликован.
  4. Сверьтесь с первичными источниками. Проверьте точную заказываемую модель и корпус по источникам SiFli: Даташит, Руководство пользователя и Оригинальное руководство по проектированию (wiki.sifli.com). Для выбора критически важных компонентов BOM используйте также Список одобренных поставщиков SiFli.

Часто задаваемые вопросы

Каковы основные характеристики SF32LB57x? SF32LB57x сочетает прикладной CPU (2× Cortex-M33 @240 MHz) и энергоэффективное ядро (Cortex-M33 @24 MHz, выделенный Bluetooth-контроллер), 592 KB внутренней SRAM и двухрежимный Bluetooth (классический + BLE). Графика: ePicasso 3.0 + eZip 3.0. Корпус: QFN68 / QFN80 / BGA112 (7 × 7 mm (QFN68), 8 × 8 mm (QFN80), 5.4 × 4.4 mm (BGA112)). USB 2.0 FS. Значения даны для семейства; проверяйте даташит конкретной модели.

Какие интерфейсы дисплея поддерживает SF32LB57x? SPI / DSPI / QSPI / 8080 / EPD / JDI / RGB. Набор зависит от модели и корпуса.

Сколько памяти в корпусе у SF32LB57x? До 48 MB PSRAM и до 32 MB NOR Flash в корпусе, в зависимости от модели.

Какое напряжение питания нужно SF32LB57x? 3.0–4.7 V or 2.97–3.63 V, в зависимости от варианта. Точный диапазон уточняйте в даташите.

С чего начать аппаратную разработку на SF32LB57x? Начните с руководства по аппаратному проектированию SF32LB57x: схема, питание, тактирование/RF и разводка PCB, а перед выпуском платы используйте контрольные списки схемы и разводки.

Базовая документация по аппаратной части

В качестве основы проекта используйте руководство по проектированию аппаратной части (μForge), официальное руководство по применению аппаратной части, даташит и список одобренных поставщиков. До выпуска схемы или PCB проверьте архитектуру питания, разводку корпуса, дисплей, память, аудио, камеру, RF, отладку и загрузку.

Отладочные комплекты

При планировании питания, тактирования, RF, дисплея, памяти, аудио, камеры и доступа для производства используйте официальные эталонные схемы, рекомендации по минимальной системе и материалы контрольных списков.

Примеры изделий

Типичные конечные изделия на базе SF32LB57x — умные часы и браслеты, интеллектуальные HMI-устройства, устройства с дисплеями на электронной бумаге, небольшая и средняя бытовая техника, портативные устройства записи и аудио, панели умного дома, компактные терминалы с дисплеем и Bluetooth-устройства с камерой.

  1. STAR-MC1 — конфигурируемый процессорный IP-блок Armv8-M Mainline для встроенных систем от Arm China. Для совместимых устройств SF32 компания SiFli описывает его как прикладной процессор Arm Cortex-M33 STAR-MC1. Программная модель класса Cortex-M33 упрощает повторное использование прошивок, middleware, портов RTOS и инструментов для Cortex-M33; при этом всё равно требуется стандартная адаптация под конкретное устройство. Конфигурации CU, SP и SE различаются главным образом составом кэша, TCM, XIPU и поддержкой TrustZone. Пользовательские инструкции Arm/CDE и интерфейс сопроцессора — дополнительные возможности; их наличие нужно проверять для конкретной модели SF32. В документации SiFli встречаются обозначения Arm Cortex-M33 STAR-MC1 и Arm Cortex-M33 — выбор зависит от контекста. ↩

  2. Только для BGA112. В SF32LB57x интегрированы MPI1, MPI2 и MPI3. Распределение позиций встроенной в корпус памяти по интерфейсам описано в правилах обозначения компонентов SF32. При любой из следующих двух конфигураций памяти выводы MPI2 и MPI3 недоступны для внешнего доступа, поэтому остаётся 58 GPIO: (1) одна микросхема PSRAM на MPI2 — самостоятельно или вместе с PSRAM на MPI1; или (2) микросхема NOR Flash на MPI3. SF32LB57GVD776 относится ко второму случаю: вторая цифра 7 означает, что внутренний компонент использует MPI3, поэтому доступны только 58 GPIO. Во всех остальных конфигурациях шесть выводов BGA112, связанных с MPI3, можно использовать для MPI3 либо настроить как статические GP-выходы с подтяжкой вверх или вниз; это не GPIO со свободным назначением. Таким образом, обозначение 58 + 6 для SF32LB57ZVN7N6 означает 58 доступных GPIO и ещё 6 выводов для MPI3 или статических выходов, а не 64 свободно назначаемых GPIO. Это ограничение не относится к корпусам QFN68 и QFN80: в них доступны только номинальные GPIO, без дополнительного варианта с MPI3 или статическими выходами. ↩↩

  3. Размеры корпуса и толщина приведены по таблицам заказных кодов и чертежам корпусов в даташитах SiFli SF32LB57x (DS5701 и DS5702, V0.2.1): QFN68 (7 × 7 mm, чертежи для 0,9 и 1,1 mm), QFN80 (8 × 8 mm, чертежи для 0,9 и 1,1 mm) и BGA112 (5,4 × 4,4 mm, 0,98 mm). Среди перечисленных моделей QFN68 толщиной 1,1 mm используется только в SF32LB573UB776; SF32LB57ZVN7N6 в таблицах заказных кодов отсутствует, поэтому толщина его BGA112 взята из единственного чертежа BGA112. В руководстве SiFli по аппаратному проектированию дополнительно указан вариант BGA112 толщиной 1,03 mm, которого в даташитах нет. В схеме обозначения моделей для SF32LB57x код U соответствует QFN68, Y — QFN80, V — BGA112; не следует распространять соответствие Y на другие семейства SF32. Уточните у SiFli толщину и чертёж корпуса для точной модели. ↩↩↩↩

  4. Для вариантов с питанием от аккумулятора в даташите SiFli SF32LB57x (DS5701) для VBAT и VCC указан диапазон 3,0–4,7 V, напряжение включения питания — 3,5 V ±10 %. В руководстве SiFli по аппаратному проектированию приведён более узкий диапазон входа 3,45–4,7 V (QFN68, таблица 2-1-1; QFN80, таблица 2-1-3; BGA112, таблица 2-1-5); документы расходятся, поэтому проверьте применимый входной вывод и его пределы по даташиту конкретной модели. ↩↩

  5. Значение напряжения I/O обобщает поддерживаемые домены питания; это не означает, что на каждом выводе можно использовать любое из двух напряжений. VDDIOA, если она выведена как отдельная шина, питает GPIO. VDDIOSB, если она предусмотрена, питает I/O памяти SiP; в руководстве SiFli указано 1,8 V для встроенной PSRAM и 3,3 V для NOR Flash. Для серии QFN68 с питанием 3,3 V в таблице 2-1-2 для VDDIOA указано только 3,3 V. Проверяйте каждый вывод и домен питания по руководству на корпус и спецификации точной модели. ↩↩

Последнее обновление: