EFM32

EFM32 Gecko MCU ^[1]は、 Energy Micro（現Silicon Labs）のARM Cortex-M ^[2] CPUをベースにしたミックスドシグナル32ビットマイクロコントローラ 集積回路のファミリであり、 Cortex-M0+、^[3] Cortex-M3、^[4] Cortex-M4 ^[5]が含まれます。

EFM32 マイクロコントローラは、ディープ スリープ モードまでほとんどの機能を利用でき、消費電流は 10 マイクロアンペア未満であるため、CPU がスリープ状態の間、エネルギー効率が高く、自律的な動作が可能になります。

EFM32 のディープ スリープ ペリフェラルの例として、低エネルギー センサー インターフェイス (LESENSE) があります。これは、ディープ スリープ モードで自律的に動作しながら、誘導性、静電容量性、抵抗性センサーのデューティ サイクルを実行できます。Gecko MCU のもう 1 つの特徴は、ペリフェラルが互いに直接接続されており、CPU のウェイクアップや介入なしに通信できることです。この相互接続は、Peripheral Reflex System (PRS) と呼ばれています。

機能は、低電力の停止モードとシャットオフ モードで使用できます。停止モードには、アナログ コンパレータ、ウォッチドッグ タイマー、パルス カウンター、I ² C リンク、外部割り込みが含まれます。シャットオフ モードでは、製品に応じて 20～100 nA の電流消費で、アプリケーションはGPIO、リセット、リアルタイム カウンター (RTC)、および保持メモリにアクセスできます。

EFM32ファミリは、ARM Cortex-M0+ ^{[3]をベースにしたEFM32 Zero Gecko [6]から、それぞれCortex-M3 [4]}とCortex-M4 ^[5]をベースにしたより高性能なEFM32 Giant Gecko ^[7]とWonder Gecko [ ^8]まで、いくつかのサブファミリで構成されています。EFM32テクノロジは、サブGHzおよび2.4GHzのワイヤレスシステムオンチップ（SoC）デバイスのポートフォリオであるEFR32 Wireless Gecko ^[9]の基盤でもあります。

EFM32 MCU ポートフォリオのエネルギー効率は、ディープ スリープ モードでの自律動作、アクティブ電流とスリープ電流の低さ、およびウェイクアップ時間の高速化によって実現されています。EFM32 デバイスは、ピンとソフトウェアの互換性、幅広いアプリケーション要件にわたる拡張性、および複数の開発プラットフォームとの互換性により、開発サイクルを短縮するように構築されていると主張しています。ワイヤレス Gecko ポートフォリオ (EFR32) は、ソフトウェアとハ​​ードウェア (ピン/パッケージ) の両方の互換性を持つ同じ MCU アーキテクチャを共有しています。

低レベルでは、MCU は、コアとメモリ、クロック管理、エネルギー管理、シリアル インターフェイス、I/O ポート、タイマーとトリガー、アナログ インターフェイス、セキュリティ モジュールの 8 つのカテゴリに分類できます。

MCU の機能は次のとおりです。

• 低エネルギーモード。
• Peripheral Reflex System (PRS) は、CPU の介入なしにタスク実行を処理する 8 つのトリガーを備えた周辺機器相互接続システムです。
• CPU: Cortex-M0+ から Cortex-M4 までの ARM Cortex-M シリーズ。
• クロックレート: 4 MHz ～ 48 MHz。
• 低周波および超低周波クロック。
• 内部電圧レギュレータ。
• フラッシュメモリ: 4 kB ～ 1024 kB。
• RAM: 2 kB ～ 128 kB。
• シリアルデジタルインターフェース: USART、低エネルギーUART、I2C、USB。
• MCUのタイマーとトリガーブロックには、CRYOTIMER、^[10]低エネルギーパルスカウンター（PCNT）、およびバックアップリアルタイムカウンター（RTC）が含まれています。
• アナログ モジュール: ADC、DAC、オペアンプ、アナログ コンパレータ。
• ハードウェア暗号化エンジン^[11]と巡回冗長検査（CRC）。
• 最大 93 個の汎用入出力 (GPIO)ピン。
• 一部のバリアントには LCD コントローラーが搭載されています。

設計および開発リソースには、フリーウェアの 統合開発環境 (IDE)、パフォーマンス分析ツール、構成ツールとユーティリティ、コンパイラと開発プラットフォーム、ソフトウェア スタック、リファレンス コードと設計例、アプリケーション ノート、トレーニング ビデオ、ホワイト ペーパーが含まれます。

Silicon Labs Simplicity Studio ^[12]は、グラフィカル構成ツール、エネルギープロファイリングツール、ワイヤレスネットワーク分析ツール、デモ、ソフトウェアサンプル、ドキュメント、技術サポート、コミュニティフォーラムを備えた、Eclipseベースのフリーウェア開発プラットフォームです。また、ARM用GCC、 ^[13] Keil、^[14] IAR Embedded Workbench、^[15]その他のサードパーティツールを含むコンパイラツールオプションも含まれています。

Simplicity Studio IDE 内のツールには、Advanced Energy Monitor (AEM) と「Packet Trace」と呼ばれるネットワーク デバッガーが含まれています。Advanced Energy Monitor は、開発者がアプリケーションの実行中にエネルギー プロファイリングを行える EFM32 ツールです。また、直接コード相関を行ってハードウェアとソフトウェアの両方を最適化できるとも主張されています。ネットワーク デバッガーは、開発者がワイヤレス Gecko MCU を使用して、ネットワーク上のノード全体のネットワーク トラフィックとパケットをトレースできるツールです。

EFM32は、マイクロコントローラオペレーティングシステム（uC / OS）（Micrium）、FreeRTOS、GNU Chopstx、embOS（Segger）、mbed OS（ARM）など、複数のサードパーティのリアルタイムオペレーティングシステム（RTOS）とソフトウェアライブラリ、ドライバー、スタックによってサポートされています。 ^[16] 2016年10月、Silicon LabsはMicriumを買収しました。TCP / IPなどのIoTに不可欠なミドルウェアスタックに加えて、Micriumは組み込みIoT設計でリアルタイムにタスク管理を処理できるようにするRTOSを提供しています。

^{EFM32スターターキットは、評価目的やポートフォリオの理解を深めるために[17]}利用できます。各スターターキットには、デバイスの機能を説明するのに役立つセンサーと周辺機器が含まれており、アプリケーション開発の出発点としても役立ちます。Simplicity Studioソフトウェアを使用すると、キット情報にアクセスしたり、デモやコード例を使用してスターターキットをプログラムしたりすることもできます。ほとんどのスターターキットには、ボードID付きのEEPROMが含まれており、キットをSimplicity Studio IDEに接続したときに自動セットアップが可能になります。

EFM32キットの中にはARM mbed対応のものもあります。^[18]これらのキットはARM mbed ^[19]をすぐにサポートしており、Simplicity Studio開発ツールやコミュニティフォーラムでもサポートされています。

以下に示す EFM32 Giant Gecko スターター キットは、1024KB のフラッシュと 93 個の GPIO を備えた Giant Gecko MCU を搭載し、EFM32 ファミリの最新のスターター キットの 1 つです。

その他の EFM32 スターター キットには次のものがあります:

EFM32 は、低エネルギー モードで高度な自律動作を実現するように設計されています。複数の超低エネルギー モードが用意されており、エネルギー使用量を調整して消費電力を大幅に削減できます。

EFM32 製品は、エネルギー消費を抑えながら処理を維持できます。アクティブ/実行モードでは、 3V の電力で 32 MHz のクロック速度でリアルタイム コードを実行しているとき、EFM32 の基本電流消費は 114 μA/MHzです。EFM32 の最大クロック速度は 48 MHz で、総消費電力を制限します。

EFM32 のエネルギー消費は、接続された周辺機器を構成することで削減できます。アクティブ/実行モードでは、CPU はすべての周辺機器と対話できます。メガヘルツ範囲のクロックを必要とする高周波周辺機器との対話は、アクティブ/実行モードとスリープ モードで実行できます。32 キロヘルツなどの低速クロックを必要とする低速周辺機器との対話は、ディープ スリープ モードとそれ以上のモードで実行できます。クロックを必要としない非同期周辺機器は、ストップ モードとそれ以上のモードで対話できます。

さらにエネルギー消費を削減するために、EFM32 のインタラクションのタイミングをグループ化し、CPU が周辺機器とインタラクションするために起動され、インタラクションと処理が完了したら、EFM32 を低エネルギー モードの 1 つに切り替えることができます。自律周辺機器、周辺機器反射システム、LESENSE の機能を利用して、EFM32 を低エネルギー モードに保つこともできます。

• 自律周辺機能により、周辺機器は CPU を起動せずに動作できるようになります。この機能は、EFM32 に応じて最大 16 チャネルのダイレクト メモリ アクセス(DMA) サポートを提供します。
• Peripheral Reflex システムは、CPU の介入なしにタスクを実行することにより、自律型周辺機器と連携するように構成できます。
• LESENSE は、MCU がディープ スリープ モードで最大 16 個のセンサーを監視できるようにする EFM32 の機能です。EFM32 は、このモードで抵抗感知、静電容量感知、誘導感知を行うことができます。

必要に応じて、EFM32 はディープ スリープ モードから起動し、2 マイクロ秒未満で CPU を起動できます。

ADC センシング アプリケーション^[20] (温度): Wonder Gecko MCU と標準温度サーミスタを使用したデモンストレーションでは、サーミスタを 1 秒ごとにサンプリングするようにADC を設定すると (1 Hz のレートで)、平均電流は 1.3 μA になります。これは、220 mA-hr の CR2032 コイン型電池が 20 年近く持続することに相当します。この同じアプリケーションは、規則的な時間間隔の ADC サンプルを使用する代わりに、LESENSE とプリセットしきい値を使用して実装できます。LESENSE と不規則なトリガーの場合、しきい値トリガー レートを 1 Hz にすると、センサーの読み取り値がプリセットしきい値を超えない限り、EFM32 は低エネルギー モードを維持できます。

計測用の低エネルギー パルス カウンター:低エネルギー パルス カウンターを使用すると、EFM32 を (パルス) センシング アプリケーションで使用することもできます。たとえば、磁気ホール効果センサーを使用すると、EFM32 は回転位置を定量化された速度または流量に変換できます。これは、水または熱流量計測で一般的な状況です。EFM32 を停止モード (EM3) で使用して、パルスをカウントし、流量を計算できます。この状態での動作電力消費は、650 nA (3Vdc) まで低くなります。

EFM32 マイクロコントローラ ファミリは、 Energy Microの 2 つの製品のうちの 1 つです。もう 1 つは EFR4D Draco SoC 無線です。

• 2008年4月、Energy MicroはARM Cortex-M3コアのライセンスを取得したと発表した。^[21]
• 2009年10月、Energy MicroはCortex-M3をベースにしたEFM32 Gecko MCUファミリー（EFM32Gシリーズ）を発表しました。^[22]
• 2009 年 12 月、Energy Micro は EFM32 Gecko MCU ファミリの開発キットを発表しました。
• 2010 年 2 月、Energy Micro は EFM32 Tiny Gecko MCU を発表したと発表しました。
• 2010 年 3 月、Energy Micro は Cortex-M3 をベースにした EFM32 Tiny Gecko MCU ファミリ (EFM32TG シリーズ) を発表しました。
• 2010 年 3 月、Energy Micro は低価格の EFM32 Gecko スターター キットを発表しました。
• 2010 年 7 月、Energy Micro は、メモリを大量に消費するアプリケーション向けに Cortex-M3 をベースにした EFM32 Giant Gecko MCU ファミリ (EFM32GG シリーズ) を発表しました。
• 2010 年 11 月、Energy Micro は Simplicity Studio 開発スイートを発表しました。
• 2011 年 3 月、Energy Micro は低コスト アプリケーション向けに Cortex-M0+ をベースにした EFM32 Zero Gecko MCU ファミリ (EFM32ZG シリーズ) を発表しました。
• 2011 年 9 月、Energy Micro は Cortex-M3 をベースにした EFM32 Leopard Gecko MCU ファミリ (EFM32LG シリーズ) を発表しました。
• 2013 年 4 月、Energy Micro は ARM Cortex-M4F をベースにした EFM32 Wonder Gecko MCU ファミリ (EFM32WG シリーズ) を発表しました。
• 2013年6月、シリコンラボはエナジーマイクロを買収する意向を発表した。^[23]
• 2013年7月、シリコンラボはエナジーマイクロの買収を完了した。^[24]

Gecko mbed コンパイラは、https://developer.mbed.org/compiler/#nav:/ から入手できます。

• ARM アーキテクチャ、ARM マイクロプロセッサ コアの一覧、ARM Cortex-M
• マイクロコントローラ、一般的なマイクロコントローラのリスト
• 組み込みシステム、シングルボードマイクロコントローラ
• 割り込み、割り込みハンドラ、リアルタイムオペレーティングシステムの比較
• JTAG、SWD

ウィキメディア・コモンズには、 EFM32に関連するメディアがあります。

EFM32 公式ドキュメント

• EFM32公式サイト
• EFM32 アプリケーションノート
• EFM32 開発者フォーラム 2017 年 10 月 21 日にWayback Machineにアーカイブされました

ARM公式ドキュメント

EFM32 スターターキットのビデオ

• Silicon Labs のワイヤレス Gecko マルチプロトコルのシンプルさ
• Wireless Gecko - EFR32 HW 開発ツールの紹介
• Silicon Labs の EFM32 Gecko Cortex-M3 スターター キット
• Wireless Gecko - Silicon Labs のサブ GHz 設計プラクティス
• BGツールを使用したRFテスト
• Silicon Labs ワイヤレス Gecko ファミリー | Digi-Key Daily

EFM32 トレーニング ビデオ

• シンプルスタジオ IDE
• Simplicity Studio をマスターする - Energy Profiler をフィーチャー
• Simplicity Studio のマスター - コンフィギュレーター
• Simplicity Studio のマスター - ネットワーク アナライザー
• Simplicity Studio をマスターする - アプリケーション ビルダー

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