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1、EFM32硬件设计注意事EFM32硬件设计注意事项En ergyMicro EFM32 系列微控制器AN12062801V1.00 Date: 2012/06/28产品应用笔记类别内容关键词EnergyMicro、EFM32、硬件设计摘要本文描述了 EFM32硬件设计注意事项。广州周立功单片机科技有限公司EFM32系列微控制器1. 概述12. 电源部分22.1 简介22.2 电源去耦 23. 调试接口和外部复位管脚 53.1 调试接口 53.2 外部复位管脚（RESET n） 54. 外部时钟源64.1 简介64.2 低频时钟源 64.2.1低频晶体和陶瓷谐振器 64.2.2 低频外部时钟 4
2、.3 高频时钟源 74.3.1高频晶体和陶瓷谐振器 74.3.2 高频外部时钟 5. PCB设计注意事项 9免责声明10产品应用笔记?2012Guangzhou ZLGMCU Technology Co., LTD.EFM32硬件设计注意事EFM32系列微控制器1. 概述本文描述了 EFM32硬件设计注意事项，包括如何为芯片提供强大的电源，连接到调试 接口和外部时钟源。产品应用笔记?2012Guangzhou ZLGMCU Technology Co., LTD.#EFM32硬件设计注意事产品应用笔记?2012Guangzhou ZLGMCU Technology Co., LTD.#EFM3
3、2硬件设计注意事EFM32系列微控制器2. 电源部分2.1简介EFM32支持宽电压范围并且只有非常低的平均电流消耗，适当去藕是至关重要的。对 于所有数字电路，会在时钟沿上发生短脉冲时汲取电流。特别是当几个I/O线同时切换时，电源线上的电流脉冲可高达数百mA。如果不加载I/O线，则脉冲宽度可能只有几 ns。因此，即使EFM32消耗的平均电流非常低，但也要考虑在短脉冲期间的汲取电流。这种电流尖峰不可能在长电源线上传送，而不在电源电压中引入噪声干扰。去耦电容用于补充电流源平滑尖脉冲，通过使用去耦电容可减少这种噪声。2.2 电源去耦所有电源管脚必须连接到外部去耦电容。 根据组件成本和电源系统的噪声抑制
4、， 不同布 局有不同性能。下面的小节给出了一个标准电路布局和一个改善的布局。图1由于其组件成本低很受欢迎，而图2有着良好的电源噪声抑制。 当需要更高的ADC精度时图2更加实用。所有外部去耦电容应满足 EFM32使用的环境温度范围。在具有合理精度的EFM32的整个操作温度范围内， X5R材料的陶瓷电容最好在-55 C到+85 C范围内电容变化土 15%以 内。1. 标准去耦图1描绘了去耦的标准方法。电淵扳EFM32VDD DREGAVOD nIOVDD nAVOD_QICVDDODECOUPLEvss100n100ni00nCdbegIOuCvtJUCdk接地板图1电源这个电路由一个大的10疔左
5、右的普通电容（Cvdd ）和一个用于每个电源管脚的100nF电容（CavDD,ClOVDD和CdreG ）组成。该电路简单且使用了很少组件，而噪声抑制性能对许多应用来说也是足够的。注：模拟管脚（AVDD_n ）数、I/O电源管脚（IOVDD_n ）数和接地管脚（VSS）数取决于器件封装。 有关封装和管脚配置信息请见器件数据手册。EFM32系列微控制器2. 通过去耦改善电源噪声抑制例如在图2所示为在数字和模拟电源管脚之间提供了更好噪声抑制和隔离的去耦方法。 需要更高的ADC精度时，此电路是一个很好的选择。%电源板T图2电源图2所示电路通过使用除电容外的电感和电阻将模拟和数字电源进行隔离。电感在电
6、流脉冲期间电源板和模拟电源管脚之间实现了相对的高阻抗路径，有效降低电源板中的噪声。电感的串联电阻必须足够小使得它不能提供有效的DC压降。同时插入电阻以增强电源域之间的隔离效果。电阻值应很小以防止高 DC压降，另一方面它也应提供一些隔离。建议采用1欧姆电阻值。除了每个电源管脚的一个电容外，两个域都应该有一个大的10疔左右的电容（Ciovdd和Cavdd ）。对于数字域，电容（Ciovdd）可大约100nF;而对于模拟域，电容（Cavdd） 应为10nF。某些EFM32器件具有关于模拟（AVDD_x ）和数字（IOVDD_x 和VDD_DREG ）电源 的相对上升时间的要求，更多信息请见器件数据手
7、册中的电源管理章节。对于有这种应用限制的器件，通常应使用图 1中的示意图。但是，如果要求过滤模拟电源用于模拟精度，则这 些器件应使用图 3。在图2中有一个添加的滤波器，与IOVDD_x和VDD_DREG相比，它将延缓AVDD_x的上升斜面。因此，应用上电时序规范的器件通常不应使用这个图。但是， 如果电源电压的内部电阻高于7欧姆，则这些器件可使用图2，因为滤波器产生的延迟在这种上升时间的情况下是不重要的。产品应用笔记?2012Guangzhou ZLGMCU Technology Co., LTD.#EFM32硬件设计注意事EFM32系列微控制器电源板；LyfJD 1R图3电源3. DECOUP
8、LE 管脚该管脚为内部稳压电源提供外部去耦。这个电容 电源域的尖脉冲。Cdec （参考图1）应为1犷 来过滤该产品应用笔记?2012Guangzhou ZLGMCU Technology Co., LTD.#EFM32硬件设计注意事EFM32系列微控制器3. 调试接口和外部复位管脚3.1调试接口除了可选的SWO （串行线输出），调试接口基本上由 SWCLK （时钟输入）和 SWDIO （数据输入/输出）线组成。SWO线用于仪器跟踪和程序计数器采样，不需要用作编程和正 常的调试。但是，在更高级的调试情况下可能会用到SWO,因此建议在设计中连接 SWO。ARM 20管脚调试连接器的连接如图4所示。
9、没有连接的管脚应保持不连接状态。VMCUswoEFMI32ARM 20管脚头图4 连接EFM32到ARM20管脚调试头注：Vtarget连接不用于提供电源，仅检测目标电压3.2 外部复位管脚（RESETn）强制RESETn管脚为低电平会产生 EFM32的复位。RESETn管脚包括一个内部上拉电阻，因此如果不需要外部复位源则可保持不连接。为防止噪声干扰复位EFM32，一个低通滤波连接到RESETn线。上拉和输入滤波器的特性与 GPIO管脚相应的特性相同， 详情参考 器件数据手册。产品应用笔记?2012Guangzhou ZLGMCU Technology Co., LTD.#EFM32硬件设计注
10、意事EFM32系列微控制器4.外部时钟源4.1简介除了内部LF和HF RC震荡器外，EFM32支持不同的外部时钟源产生低频和高频时钟。 LF和HF域的外部时钟源可能是外部震荡器（方波或正弦波）或晶体/陶瓷谐振器。本节描述了应如何连接外部时钟源。4.2低频时钟源夕卜部低频时钟可从晶体/陶瓷谐振器或从外部时钟源中产生。4.2.1低频晶体和陶瓷谐振器晶体和陶瓷谐振器的硬件配置如图LFXTAL_P管脚连接。5所示。晶体通过EFM32 的LFXTAL_N 和32 KHzI：1F氐 LFXTAL_NEFM32G-Cu图5低频晶体晶体/陶瓷谐振器机械地震荡且具有的等效电路如图 容，Ls表示动态电感，Rs表示
11、震荡期间的机械损失， 和CL2表示负载电容。该电路对晶体和陶瓷谐振器都有效。 器设计注意事项应用笔记。6所示。在电路中，Cs表示动态电Co表示封装和管脚的寄生电容。 Cli更详细内容，请见EFM32震荡CLiCs卜CoLs/YYY图6晶体/陶瓷谐振器的等效电路4.2.2低频外部时钟EFM32也可通过LF外部时钟源计时。要选择合适的外部震荡器，需要考虑诸如频率、 时效、电压灵敏度、上升和下降时间、占空比和信号电平等规范。外部时钟信号也可以是方 波或频率为32.768KHZ的正弦信号。外部时钟源必须如图7所示连接。产品应用笔记?2012Guangzhou ZLGMCU Technology Co.
12、, LTD.#EFM32硬件设计注意事EFM32系列微控制器当使用方波源时，LFXO缓冲区必须在旁路模式。 时钟信号必须在 0和Vdd之间，占空 比必须接近 50%。当使用正弦源时，波幅必须与器件数据手册指定的波幅一致。正弦信号 通过LFXO缓冲区缓冲，其输入是交流耦合。图7低频外部时钟4.3 高频时钟源外部高频时钟可从晶体/陶瓷谐振器或从外部时钟源中产生。4.3.1高频晶体和陶瓷谐振器晶体和陶瓷谐振器的硬件配置如图8所示。晶体通过HFXTAL_N和HFXTAL_P管脚连接。HF晶体/陶瓷谐振器的等效电路与图6中的LF晶体/陶瓷谐振器的等效电路相同。正确选择Cl对合适的操作频率来说是很重要的。
13、详见EFM32震荡器设计注意事项应用笔记。jHFXTAL Nr _4-32 MHz-lCli 丰 J =T、HFXTAL_PEFM32G图8高频晶体震荡器4.3.2高频外部时钟EFM32也可通过外部HF时钟源计时。要选择合适的外部震荡器，需要考虑诸如频率、 时效、电压灵敏度、上升和下降时间、占空比和信号电平等规范。外部时钟信号也可以是方 波或正弦信号，频率与器件数据手册中指定的频率一致。外部时钟源必须如图9所示连接。当使用方波源时，HFXO缓冲区必须在旁路模式。时钟信号必须在 0和Vdd之间，占空比必须接近 50%。当使用正弦源时，正弦波幅必须与器件数据手册指定的波幅一致。正弦 信号通过HFX
14、O缓冲区缓冲，其输入是交流耦合。产品应用笔记?2012Guangzhou ZLGMCU Technology Co., LTD.#EFM32硬件设计注意事EFM32系列微控制器图9外部高频时钟产品应用笔记?2012Guangzhou ZLGMCU Technology Co., LTD.#EFM32硬件设计注意事EFM32系列微控制器5. PCB设计注意事项晶体、外部电容和EFM32之间的PCB布线尽可能短。晶体震荡器中只有非常少的电流 在运行，长布线会使其对 EMC、ESD和串扰更敏感。长布线也会添加寄生电容和一些串联 电阻到震荡器，会缩短震荡器的起震范围。建议用接地线来保护晶体布线，并且尽可能使其它频繁切换的时钟线和信号线远离晶体 连接。在晶体和负载电容下面放置接地板可减少来自其它层的干扰。由于在晶震中只有很少电流运行，因此在PCB上避免污垢和焊渣是很重要的。这些污染物随着时间迁移会降低震荡器的性能并增加能量消耗。在恶劣操作环境中，建议在密封房内保护电路使电路板保持干净。EFM32系列微控制器（本公司的客6.免责声明广州周立功单片机科技有限公司随附提供的
