MCX微控制器組合的設計理念是將恩智浦熱門器件的精華與新創功能相結合，推動下一代智能邊緣設備的發展。MCX A系列在這個產品組合中扮演著重要角色，是通用芯片的首選。

MCX A系列簡化了供電電路，適用于需要強大輸入輸出 (IO) 能力、有業界領先低功耗、多樣化連接選項以及更小器件封裝的應用。簡而言之，MCX A系列讓設計人員能夠在保持簡單PCB設計和系統BOM低成本的同時，獲得豐富的功能。

它的應用范圍廣泛，包括:

工業通信

智能計量

電機控制/電力電子

自動化與控制

傳感器

低功耗/電池供電設備

全面解讀MCX A 系列通用微控制器的優勢特性，

MCX A核平臺

A133/143/153系列是MCX A系列的入門級產品，有相同的架構和外設，運行頻率為48MHz和96MHz。

A133/143/153系列芯片針對那些需要高性價比32位架構，同時又要保留高階性能相關特性，比如DMA, 加速執行的代碼/數據緩存和受ECC保護的內存。

A133/143/153系列芯片采用Arm Cortex-M33基準配置，提供多種封裝選項，包括10 x 10mm的LQFP64、7 x 7mm的HVQFN48和5 x 5mm的HVQFN32。

A133/143/153系列的最高配置版本配備128KB閃存，而A142/A152版則提供64KB閃存選項，以滿足更具成本效益的應用需求。所有型號還有相同的外設，這大大簡化了軟件開發工作。

不同封裝類型芯片的IO和引腳完全兼容，這種設計便于產品升級和遷移，使設計人員能夠在成本、閃存空間和時鐘速度之間靈活權衡。多達8個引腳能夠提供20mA的大電流驅動能力，還有額外兩個引腳可以耐受5V的電壓輸入。

MCX A系列采用無電容LDO電源架構，工作電壓范圍為1.71V至3.6V。MCX A133/143/153電源架構的一大亮點是其卓越的能效：

在內部閃存執行While(1)的運行工作模式下為53μA/M Hz (3V@25°C)。

深度睡眠模式下為20.28μA，喚醒時間為7.4μs。

掉電模式下為6.5μA，喚醒時間為17.1μs，且保留所有SRAM內容。

深度掉電模式下僅為394nA，喚醒時間為2.36ms。

MCX A133/143/153系統框圖

對于需要更大指令存儲器、RAM、更多IO數量以及CAN FD功能的應用，MCX A146/156系列是更進一步的選擇。A146/156系列保留了A133/143/153的許多核心特性，同時顯著增加了閃存容量、內部RAM以及CAN FD功能。

A146/156系列基于Cortex-M33核進行了一些其他顯著升級，包括添加了全精度浮點運算單元 (FPU) 和SIMD/DSP指令。SIMD/DSP指令的引入能為需要實時控制和數字濾波的應用帶來重大性能提升。例如，具備DSP/SIMD功能的Cortex-M33 核擁有強大的SMLAL指令，能夠執行32位x32位有符號乘法并進行64位累加。這個高效指令可以成為高精度濾波器和控制算法的核心。

A146/156系列的內存子系統擴展至最高1MB閃存和128KB RAM。它還增強了模擬功能，新增了一個ADC、12位DAC和內置運算放大器。電機控制子系統也得到了擴展，增加了一個額外的PWM單元、正交解碼和與/或非邏輯操作模塊。

A146/156系列提供更高引腳數的封裝選項，在保持小巧外形的同時提供更多物理IO：

LQFP100：14 x 14 x 1.4mm，0.5mm間距

LFBGA64：5 x 5 x 1.2mm，0.5mm間距

VFBGA112：7 x 7 x 0.86mm，0.5mm間距

功能更加豐富，A146/156系列仍保持卓越的低功耗性能：

運行模式下功耗為64μA/MHz (從閃存執行while(1)， 3.3V@25°C)

深度睡眠模式功耗為32.26μA，喚醒時間為7.1μs (3.3V@25°C)

掉電模式功耗為8.2μA，喚醒時間為16.6μs (保留RAM X0/X1和RAM A0，3.3V@25°C)

深度掉電模式功耗為412nA，喚醒時間為1.44ms (禁用喚醒定時器，啟用復位引腳，所有SRAM關閉，3.3V@25°C)

MCX A146/156框圖

高性能、堅固耐用的內存子系統

MCX A系列的內存架構專為要求嚴苛的工業邊緣應用場景設計，具有兩個值得關注的特性，特別適合成本敏感的設備。

第一個特性是低功耗緩存控制器 (LPCAC)。LPCAC是一個小巧但高效的4KB緩存控制器，連接到Cortex-M33的代碼總線。使用LPCAC，存儲在閃存中的數據和指令可以以更低延遲提供給CPU。這樣一來，其他外設 (如DMA) 的總線可用性得到了提升，因為處理器性能不再與系統內存性能掛鉤。如果不需要緩存，則4KB的LPCAC存儲器可重新用作指令存儲器。關鍵代碼和中斷矢量可以放置在該區域中，用于時間關鍵的算法和控制循環。

8KB的SRAM扇區具有錯誤校正 (SRAM ECC) 能力是MCX A內存架構的第二個值得關注特性。錯誤報告模塊 (ERM) 和錯誤注入模塊 (EIM) 是與SRAM ECC相關的兩個外設。這些工具可用于測試和診斷運行時內存錯誤。ERM通過專用寄存器和中斷標記與ECC和奇偶校驗相關的錯誤事件。EIM可以通過編程方式觸發ECC/奇偶校驗系統中的錯誤，從而實現強大的自我診斷能力。

標準外設配備精密互連和DMA加速

MCX A系列包含了嵌入式工程師在通用芯片中所期望的標準外設陣列。MCX A系列中每個芯片都配備了標準UART、SPI、 I2C和定時器子系統，為傳統IO應用場景奠定了基礎。

MCX A外設的一個重要特點是它們可以通過輸入多路復用模塊 (INPUTMUX) 在芯片內部實現信號互連。INPUTMUX機制提供了極大的靈活性，允許在芯片內部外設之間自由地互聯觸發信號和標志。

MCX A的大部分外設都有觸發信號和輸入標志，這些都可以由INPUTMUX提供源信號。同樣，INPUTMUX的輸入可以來自外部引腳、外設輸出/事件標志或其他內部信號。這種互聯靈活性極大地擴展了用戶在外設之間的創意組合能力，可以以最小的CPU干預實現自動化操作。

與/或非邏輯操作模塊 (AOI) 是與INPUTMUX密切相關的另一個“系統內聯”外設。AOI模塊是一個簡單的多通道可編程邏輯單元。每個AOI通道都有A、B、C和D四個輸入，以及一個相關的事件輸出。事件輸出的操作可以根據這四個輸入通過軟件配置。AOI通道的輸入和輸出分布在內部MCX A外設以及INPUTMUX中。有了這兩個外設，可以使用組合邏輯在不同 外設之間合成復雜的系統內聯操作。

所有MCX A系列都配備了功能強大的增強型直接內存訪問 (eDMA) 控制器。eDMA能夠處理所有典型的DMA應用場景，包括內存到內存、內存到外設以及外設到內存的數據傳輸。

eDMA系統擁有8個通道，其觸發源分布在整個內部系統中，使幾乎所有內部外設之間的數據傳輸都可以自動化。

eDMA系統

全速USB設備控制器

MCX A系列集成了帶有內置PHY的全速USB設備 (USBFS) 控制器。添加USB功能進一步確立了MCX A作為多用途芯片的地位，實現了與PC和其他智能設備的低成本、通用連接。

MCX A中USB設備控制器的一個重要特性是它可以在無外部晶振的情況下運行。USBFS子系統可以配置為使用快速內部參考時鐘 (FIRC) 生成48MHz時鐘。這個時鐘可以利用傳入的USB主機SOF信號動態調整。

USB時鐘恢復功能不僅有助于降低BOM成本，還適用于空間受限的應用場景。USFS還有一些其他有助于整體系統設計的顯著特性，包括：

最多16個雙向端點，支持復雜的復合設備應用場景。

采用DMA傳輸，減少CPU開銷。

通過USBCTRL寄存器中的DPDM_LANE_REVERSE位實現USB通道/信號反轉，使PCB設計人員能夠翻轉D+/D-連接，簡化PCB布線。

具備將內部LPUART Tx/Rx信號轉到USB D+/D-線的能力，在UART引腳不可用時為調試場景提供便利。

全速USB設備控制器

本文摘自恩智浦《MCX A系列: 面向嵌入式創新的通用MCU》技術白皮書，全面介紹MCX A系列的優勢特性。白皮書的其他章節內容如下：

靈活的啟動ROM與USB支持

MCX A的USB應用場景和軟件示例

開源USB協議棧替代方案

模擬、模擬電機控制和工業連接

工業物聯網邊緣賦能——CAN FD

MCX A系列與MIPI I3C：I2C的全新進化

MCUXpresso開發者體驗帶來的軟件開發工具與便利性

使用FRDM開發板進行快速原型設計

好東西，小封裝

MCX A是MCX產品組合的重要組成部分，面向電機控制、傳感和相關工業應用，同時具有USB、MIPI I3C、FlexIO和精密電機控制子系統等獨特的外設。

MCX A系列將在2024年及以后進行擴展，包括包含更多閃存、RAM和在封裝中保留引腳兼容性的新系列和型號。

本文作者

Eli Hughes是恩智浦專業支持工程師，為客戶提供恩智浦微控制器和應用處理器系列硬件設計和固件方面的支持。除了支持工作，他還創作了一些技術內容，展示了恩智浦產品在實際真實場景中的應用。他借鑒了自己在賓夕法尼亞州立大學應用研究實驗室的過往經驗，在那里他參與了嵌入式系統、傳感器、機器人、水下航行器和空間科學等領域的研究和開發。他也曾在賓夕法尼亞州立大學的電氣工程系教授過微控制器、FPGA和電路理論等課程。在業余時間，Eli喜歡彈吉他和玩木工。