【应用】EFM32GG11系列MCU应用在工业网关，满足高速处理、多接口、安全性高、低功耗等要求
在现代化工厂中，各种不同的设备采用不同的协议与上位机进行通讯。为了便于设备的统一管理，需要采用工业网关进行协议转换，将不同的设备接入以太网，建立起下游设备与上游监控中心的桥梁。工业监控平台构架如图1所示。
图1. 工业网关基本构架
工业网关不但具有协议转换的能力，而且还需要通过多种方式与设备结点和监控中心PC通讯。工业网关系统原理图如图2所示。通过原理图可见，工业网关主MCU需具备如下性能，才能满足其应用要求：1. 较快的处理速率，便于系统有较快的响应速度与上下游设备信息交互。2.丰富的接口，方便通过多种方式与远程主机和终端结点设备通讯。 3.高的安全机制。数据安全是工业网关的基本安全要求，网关需要具备数据加密的能力。4.低功耗。
工业网关需要频繁的进行数据处理，MCU工作负荷高导致其工作时温度高，选择低功耗的MCU有利于设备的稳定性和使用寿命。针对MCU在工业网关中的应用，笔者推荐SILICON LABS公司生产的EFM32GG11系列MCU。该系列MCU配置32位ARM Cortex-M4内核，支持DSP指令并具有浮点运算单元，保证MCU以较高的速度进行数据处理。具有低功耗USB总线接口、10/100M以太网接口、2个can总线控制器、6个同步/非同步串行控制器，最高支持24个DMA传输控制器，并具有高达144个通用I/O管脚，满足工业网关多接口的应用要求。而且EFM32GG11系列MCU支持AES、ECC、SHA和真随机数等多种硬件加密方式，并具有CRC硬件校验引擎，能有效的保证通讯响应速度和安全性。该系列MCU在工作时功耗仅为80uA/MHz，能有效的降低设备的发热，延长设备的使用寿命。
图2. 工业网关原理框图
EFM32GG11工作电压1.8~3.8V，工作范围较宽，内部集成超高效欠压监测器和RMU（复位管理单元），能有效的监测供电电压情况；并带有无缝切换的后备电源，为设备的运行提供电源冗余保障；工作速率最高可达72MHz，内部集成512KB的RAM单元和2048KB的Flash存储单元，并具有Octal/Quad-SPI外部闪存接口，大大提高了外部存储器的访问速度；该MCU具有板载低功耗USB物理层收发器，具有无晶振运行模式，并具有专利的低功耗运行模式（该专利征正在申请）；内部集成的10/100M以太网控制器，支持IEEE 1588-2008高精度时间戳和802.3az高效能以太网协议；高达2路的CAN总线控制器，具有2.0A版本和高达1Mbps的2.0B版本。多种内置的通讯硬件简化了工业网关的电路设计，降低了设备的总成本。而且， EFM32GG11具有2路12bits的ADC接口，转换速率高达1Msps，而且集成了4个可编程运算放大器，并带有阶梯反馈电阻可实现增益编程，能有效的简化模拟量采集设计，降低网关成本；该MCU常规工作温度-40~85℃，并提供-40~125℃的车载和军品级的版本，可应用在苛刻的环境中。
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