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FM33A0xxEV智能电表MCU芯片V1.8版用户手册
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更新于2024-07-14
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FM33A0xxEV是一款由上海复旦微电子集团股份有限公司生产的512KB Cortex-M0架构的智能电表微控制器(MCU)。该芯片主要用于电力计量和相关应用,特别适合于智能电表系统,其设计目标是提供高效能、低功耗的解决方案。版本1.8至1.83表明该产品经历了多次更新,以优化性能和解决可能存在的问题。
产品说明书详细列出了以下关键知识点:
1. **产品概述**:
- 介绍了FM33A0xxEV的整体概念,包括其作为一款智能电表MCU的功能定位。
- 系列型号列表,帮助用户根据具体需求选择合适的型号。
2. **产品特性**:
- 提供了芯片特性对照表,列举了重要的技术参数,如内存容量、运算速度、功耗特性等,便于用户评估其在特定应用场景中的表现。
3. **芯片结构和封装**:
- 包括LQFP100、LQFP80、LQFP64和LQFP48等多种封装形式,每种封装都配有一系列图示,展示引脚布局和尺寸信息,方便电路设计和布局。
4. **引脚功能和定义**:
- 对每个引脚的用途进行了明确的定义,这对于电路板设计和硬件连接至关重要。
5. **电参数**:
- 产品文档详细列出电学参数,如工作电压范围、输入/输出电流、电源管理选项等,确保用户了解芯片在实际应用中的电气性能。
6. **责任声明**:
- 复旦微电子强调用户在选择和使用产品时需自行判断适用性,且不为因产品失效或故障造成的潜在人身伤害、财产损失或环境损害承担责任,除非有书面明示的例外情况。
7. **版权和更新**:
- 说明了资料的版权归属和使用限制,同时指出后续产品更新将在适当时间发布,建议用户通过官方渠道获取最新信息。
FM33A0xxEV EV V1.8至V1.83产品说明书提供了全面的技术信息,旨在帮助用户了解该智能电表MCU的核心功能、规格、封装细节以及使用注意事项,以确保在实际应用中的正确和有效利用。
章节列表
产品说明书
FM33A0xxEV
智能电表
MCU
芯片
版本
1.8 16
31.11.4 GPIO
输出数据寄存器(
GPIOH_DO
)
............................................................................................................ 552
31.11.5 GPIO
输入数据寄存器(
GPIOH_DIN
)
........................................................................................................... 552
32 专用编程接口 ........................................................................................................................................................ 554
32.1 概述 ........................................................................................................................................................................... 554
32.2 编程器使用 ............................................................................................................................................................... 554
33 调试支持 ............................................................................................................................................................... 555
33.1 概述 ........................................................................................................................................................................... 555
33.2 DEBUG 引脚 ................................................................................................................................................................ 555
33.2.1 SWD
引脚
.......................................................................................................................................................... 555
33.2.2
上拉电阻
........................................................................................................................................................... 555
33.3 SWD 接口协议 .......................................................................................................................................................... 556
33.3.1
协议简介
........................................................................................................................................................... 556
33.3.2
传输序列
........................................................................................................................................................... 556
33.3.3 SW-DP ID code ................................................................................................................................................... 557
33.3.4
主机读操作
....................................................................................................................................................... 557
33.3.5
主机写操作
....................................................................................................................................................... 558
33.4 SWD-DP 寄存器 ......................................................................................................................................................... 558
33.4.1
寄存器列表
....................................................................................................................................................... 558
33.5 CORE DEBUG 寄存器 ..................................................................................................................................................... 559
33.6 DEBUG 相关的配置项 ................................................................................................................................................. 559
34 器件签名信息 ........................................................................................................................................................ 560
34.1 存储器容量查询 ....................................................................................................................................................... 560
34.2 器件 UID .................................................................................................................................................................... 560
34.3 芯片版本信息(ECO) ............................................................................................................................................. 561
版本列表 ........................................................................................................................................................................... 562
上海复旦微电子集团股份有限公司销售及服务网点 ....................................................................................................... 563
表目录
产品说明书
FM33A0xxEV
智能电表
MCU
芯片
版本
1.8 17
表目录
表 1-1 FM33A0XXEV 型号列表 ..................................................................................................................................................... 25
表 1-2 FM33A0XXEV 特性列表 ..................................................................................................................................................... 26
表 1-3 引脚列表 ........................................................................................................................................................................... 37
表 2-1 FM33A0XXEV 极限参数 ..................................................................................................................................................... 45
表 2-2 FM33A0XXEV 典型工作条件 ............................................................................................................................................. 46
表 2-3 ACTIVE 电流参数 .............................................................................................................................................................. 47
表 2-4 LP RUN 电流参数 .............................................................................................................................................................. 48
表 2-5 SLEEP 电流参数 ................................................................................................................................................................ 48
表 2-6 DEEPSLEEP 电流参数 ........................................................................................................................................................ 48
表 2-7 复位和电源监控参数 ....................................................................................................................................................... 51
表 3-10 唤醒时间参数 ................................................................................................................................................................. 52
表 2-8 低频晶体振荡器参数 ....................................................................................................................................................... 53
表 2-9 高频晶体振荡器参数 ....................................................................................................................................................... 53
表 2-10 内部高频 RC 振荡器参数 .............................................................................................................................................. 54
表 2-11 内部中频 RC 振荡器参数 .............................................................................................................................................. 56
表 2-12 内部 RCLP 振荡器参数 ................................................................................................................................................... 57
表 2-13 PLL_H 参数 ...................................................................................................................................................................... 58
表 2-14 PLL_L 参数 ....................................................................................................................................................................... 58
表 2-15 ADC 参数 ......................................................................................................................................................................... 59
表 2-16 温度传感器参数 ............................................................................................................................................................. 59
表 2-17 FLASH 参数........................................................................................................................................................................ 60
表 2-18 普通 I/O 参数 ................................................................................................................................................................. 61
表 2-20 高驱动 I/O 参数 ............................................................................................................................................................. 62
表 2-21 NRST 引脚参数 ............................................................................................................................................................... 62
表 2-22 LCD 片内电阻分压 .......................................................................................................................................................... 63
表 2-23 LCD 片外电容驱动 .......................................................................................................................................................... 63
表 2-24 LCD BOOSTER 升压驱动..................................................................................................................................................... 64
表 4-1 FM33A0XXEV 处理器配置表 ............................................................................................................................................. 80
表 4-2 CORTEX-M0 内核寄存器简表 ............................................................................................................................................. 81
表 4-3 CORTEX-M0 中断向量表 ..................................................................................................................................................... 83
表 4-4 CORTEX-M0 HARDFAULT 类型 ................................................................................................................................................. 84
表 5-1 总线地址分配表 ............................................................................................................................................................... 99
表 5-2 CPIF 接口内部地址分配 ................................................................................................................................................... 99
表 5-3 用户配置信息区 ............................................................................................................................................................. 101
表 5-4 用户选项字节 ................................................................................................................................................................. 102
表 5-5 LOCK 配置字 ................................................................................................................................................................... 103
表 5-6 LOCK 位与 FLASH 地址对应表 ........................................................................................................................................... 104
表 5-7 SYSCFG 配置字 ................................................................................................................................................................ 105
表 5-8 AES 密钥保存格式 .......................................................................................................................................................... 106
表 8-1 WWDT 时钟频率和溢出时间 ......................................................................................................................................... 138
表 9-1 主要工作时钟及其源头 ................................................................................................................................................. 145
表 9-2 外设模块工作时钟和总线时钟 ..................................................................................................................................... 146
表 11-1 外部电压检测寄存器配置表 ....................................................................................................................................... 178
表 11-2 内部电源检测阈值(基准选择 100) ........................................................................................................................ 178
表 11-3 内部电源检测阈值(基准选择 010) ........................................................................................................................ 179
表 11-4 内部电源检测阈值(基准选择 001) ........................................................................................................................ 179
表 11-5 外部电源检测阈值(基准选择 100) ........................................................................................................................ 179
表 11-6 外部电源检测阈值(基准选择 010) ........................................................................................................................ 180
表 11-7 外部电源检测阈值(基准选择 001) ........................................................................................................................ 180
表目录
产品说明书
FM33A0xxEV
智能电表
MCU
芯片
版本
1.8 18
表 16-1 比较器 1 正端输入列表 ............................................................................................................................................... 235
表 16-2 比较器 1 负端输入列表 ............................................................................................................................................... 235
表 16-3 比较器 2 负端输入列表 ............................................................................................................................................... 236
表 16-4 比较器 2 负端输入列表 ............................................................................................................................................... 236
表 16-5 比较器工作模式 ........................................................................................................................................................... 236
表 17-1 I2C 引脚定义 ................................................................................................................................................................. 243
表 17-2 I
2
C 接口时序要求 ......................................................................................................................................................... 247
表 18-1 UART 引脚定义 ............................................................................................................................................................. 270
表 18-2 UART 接收引脚优先级 ................................................................................................................................................. 270
表 18-3 UART 类型区分 ............................................................................................................................................................. 271
表 18-4 UART 数据帧格式 ......................................................................................................................................................... 272
表 18-5 UART 使用 DMA 发送时的中断标志置位 ................................................................................................................... 278
表 18-6 常用时钟频率下波特率计算 ....................................................................................................................................... 280
表 19-1 LPUART 引脚定义 ......................................................................................................................................................... 294
表 19-2 LPUART 接收引脚优先级 ............................................................................................................................................. 294
表 19-3 LPUART 数据帧格式 ..................................................................................................................................................... 295
表 19-4 LPUART 位调制系数 ..................................................................................................................................................... 296
表 19-5 LPUART 通过 DMA 发送时的中断标志产生 ............................................................................................................... 298
表 20-1 SPI 引脚定义 ................................................................................................................................................................. 307
表 20-2 SPI 引脚定义 ................................................................................................................................................................. 307
表 21-1 ISO7816 引脚定义 ........................................................................................................................................................ 326
表 22-1 QUADSPI 引脚定义......................................................................................................................................................... 340
表 23-1 DMA1 通道映射 ............................................................................................................................................................ 369
表 24-1 CRC GOLDEN 参考数据 .................................................................................................................................................... 384
表 27-1 LPTIM32 引脚映射 ........................................................................................................................................................ 443
表 30-1 帧频率计算公式........................................................................................................................................................... 480
表 30-2 典型帧频率和 DF 的关系 ............................................................................................................................................ 480
表 31-1 ADC 相关中断和标志 ................................................................................................................................................... 505
表 31-2 ADC 输入通道选择 ....................................................................................................................................................... 506
表 32-1GPIO 功能逻辑定义表 .................................................................................................................................................. 516
表 32-2GPIO 功能逻辑定义表 .................................................................................................................................................. 519
表 32-3 FCR 定义表 .................................................................................................................................................................... 519
表 32-4 多个数字外设功能选择表 ........................................................................................................................................... 521
表 32-5 相同数字外设功能引脚优先级 ................................................................................................................................... 522
表 32-6 模拟信号通道 .............................................................................................................................................................. 523
详细请参考表 32-6 .................................................................................................................................................................... 539
图目录
产品说明书
FM33A0xxEV
智能电表
MCU
芯片
版本
1.8 19
图目录
图 1-1 FM33A0XXEV 结构框图 ..................................................................................................................................................... 27
图 1-2 FM33A0X10EV LQFP100 封装图........................................................................................................................................ 27
图 1-3 FM33A0X8EV LQFP80 封装图............................................................................................................................................ 28
图 1-4 FM33A0X6EV LQFP64 封装图............................................................................................................................................ 29
图 1-5 FM33A0X5EV LQFP48 封装图............................................................................................................................................ 30
图 1-4 LQFP100 封装尺寸图 ........................................................................................................................................................ 38
图 1-5 LQFP80 封装尺寸图 .......................................................................................................................................................... 40
图 1-7 LQFP64 封装尺寸图 .......................................................................................................................................................... 41
图 2-3 LQFP48 封装尺寸图 .......................................................................................................................................................... 43
图 2-1 FM33A0XXEV 供电方案 ..................................................................................................................................................... 44
图 2-3 LCD 片外电容驱动模式电容连接 .................................................................................................................................... 64
图 3-1 芯片电源结构图 ............................................................................................................................................................... 66
图 3-2 芯片功耗模式转换 ........................................................................................................................................................... 68
图 3-3 功耗模式与系统主频 ....................................................................................................................................................... 69
图 5-1 芯片总线架构图 ............................................................................................................................................................... 95
图 5-2 总线地址分配(512KB FLASH) ........................................................................................................................................ 96
图 5-3 总线地址分配(256KB FLASH) ........................................................................................................................................ 97
图 5-4 启动区交换示意图 ......................................................................................................................................................... 105
图 6-1 芯片复位源框图 ............................................................................................................................................................. 124
图 6-2 上下电复位示意图 ......................................................................................................................................................... 125
图 7-1 IWDT 结构框图 ............................................................................................................................................................... 134
图 8-1 WWDT 结构框图 ............................................................................................................................................................ 137
图 8-2 WWDT 窗口示意图 ........................................................................................................................................................ 139
图 9-1 芯片时钟框图 ................................................................................................................................................................. 144
图 11-1 低压检测电路框图 ....................................................................................................................................................... 174
图 11-2 低压检测电路工作时序 ............................................................................................................................................... 175
图 11-3 电源检测电路间歇工作模式 ....................................................................................................................................... 176
图 11-4 使用外部电阻分压的 SVS 检测 ................................................................................................................................... 177
图 11-5 使用内部电阻分压的 SVS 检测 ................................................................................................................................... 177
图 12-1 ECB 模式加密流程 ........................................................................................................................................................ 186
图 12-2 ECB 模式解密流程 ........................................................................................................................................................ 187
图 12-3 CBC 加密过程 ............................................................................................................................................................... 188
图 12-4 CBC 解密过程 ............................................................................................................................................................... 189
图 12-5 暂停模式流程 ............................................................................................................................................................... 189
图 12-6 CTR 加密流程 ................................................................................................................................................................ 190
图 12-7 CTR 解密流程 ................................................................................................................................................................ 191
图 12-8 32 位计数器和随机数的存储方式 .............................................................................................................................. 191
图 12-9 GCM 加密流程 .............................................................................................................................................................. 193
图 12-10 GCM 解密流程 ............................................................................................................................................................ 194
图 12-11 MULTH 模块框图 .......................................................................................................................................................... 195
图 12-12 根据数据类型存储数据的示意图 ............................................................................................................................. 197
图 12-13 模式 1:加密流程 ...................................................................................................................................................... 198
图 12-14 模式 2 示意图 ............................................................................................................................................................. 198
图 12-15 模式 3 示意图 ............................................................................................................................................................. 199
图 12-16 模式 4 示意图 ............................................................................................................................................................. 200
图 12-17 MULTH 模块使用流程示意图 ...................................................................................................................................... 201
图 12-18 输入时 DMA 请求和数据传输示意图 ....................................................................................................................... 201
图 12-19 输出时 DMA 请求和数据传输示意图 ....................................................................................................................... 202
图 13-1 PAE 结构框图 ................................................................................................................................................................ 209
图目录
产品说明书
FM33A0xxEV
智能电表
MCU
芯片
版本
1.8 20
图 14-1 HASH 结构框图 ............................................................................................................................................................. 222
图 15-1 真随机数模块框图 ....................................................................................................................................................... 227
图 15-2 真随机数模块工作时钟 ............................................................................................................................................... 228
图 16-1 比较器电路框图 ........................................................................................................................................................... 234
图 16-2 数字滤波(DFLEN=3)波形示意图 ............................................................................................................................ 236
图 17-1 I2C 模块框图 ................................................................................................................................................................. 242
图 17-2I
2
C 总线时序 .................................................................................................................................................................. 245
图 17-3 数据有效时序 ............................................................................................................................................................... 245
图 17-4 起始(START)与停止(STOP)命令定义 ......................................................................................................................... 245
图 17-5 输出应答(ACK) .............................................................................................................................................................. 246
图 17-6 主机向 7 位地址从机写入数据时的帧格式 ............................................................................................................... 249
图 17-7 I2C 软件发送数据流图 ................................................................................................................................................. 250
图 17-8 主机从 7 位地址从机读取数据时的帧格式 ............................................................................................................... 251
图 17-9 I2C 软件发送数据流图 ................................................................................................................................................. 252
图 17-10 双向数据通信帧格式 ................................................................................................................................................. 252
图 17-11 I2C 软件发送数据流图 ............................................................................................................................................... 253
图 17-12 I2C 软件发送数据流图 ............................................................................................................................................... 254
图 17-13 I2C 主机 DMA 发送流程图 ......................................................................................................................................... 256
图 17-14 I2C 主机 DMA 接收流程图 ......................................................................................................................................... 258
图 17-15 主机时序控制 ............................................................................................................................................................. 260
图 18-1 UART 结构框图 ............................................................................................................................................................. 269
图 18-2 UART 字符描述 ............................................................................................................................................................. 271
图 18-3 位接收采样 ................................................................................................................................................................... 273
图 18-4 UART 异步发送波形 1 .................................................................................................................................................. 274
图 18-5 UART 异步发送波形 2 .................................................................................................................................................. 275
图 18-6 UART 异步发送波形 3 .................................................................................................................................................. 275
图 18-7 红外调制波形 ............................................................................................................................................................... 281
图 18-8 UART 发送延迟 ............................................................................................................................................................. 282
图 19-1 LPUART 结构框图 ......................................................................................................................................................... 292
图 19-2 LPUART 工作时钟 ......................................................................................................................................................... 293
图 19-3 字符描述....................................................................................................................................................................... 295
图 20-1 SPI 结构框图 ................................................................................................................................................................. 306
图 20-2 SPI 数据/时钟时序图(CPHA=0) ............................................................................................................................... 308
图 20-3 SPI 数据/时钟时序图(CPHA=1) ............................................................................................................................... 309
图 20-4 4 线半双工写操作 ........................................................................................................................................................ 309
图 20-5 4 线半双工读操作(无 DUMMY CYCLE) ........................................................................................................................ 310
图 20-6 4 线半双工读操作(有 DUMMY CYCLE) ........................................................................................................................ 310
图 20-7 SPI MASTER/SPI SLAVE 互连.............................................................................................................................................. 312
图 20-8 SPI SSN 时序图(SSNM=1,CPHA=0) ........................................................................................................................ 314
图 20-9 SPI SSN 时序图(SSNM=0) ........................................................................................................................................ 314
图 21-1 ISO7816 结构框图 ........................................................................................................................................................ 325
图 21-2 ISO7816 数据帧结构 .................................................................................................................................................... 326
图 21-3 ISO7816 数据接收过程 ................................................................................................................................................ 327
图 21-4 ISO7816 数据发送过程 ................................................................................................................................................ 329
图 22-1 QSPI 结构框图 .............................................................................................................................................................. 339
图 22-2 QPI 模式下的 PAGE PROGRAM .......................................................................................................................................... 344
图 22-3 QSPI XIP 示意图 ............................................................................................................................................................ 345
图 22-4 SINGLE-SPI CONFIGURATION ................................................................................................................................................ 346
图 22-5 SINGLE-SPI MODE 0 AND MODE 3 ........................................................................................................................................ 346
图 22-6 DUAL-SPI CONFIGURATION .................................................................................................................................................. 346
图 22-7 QUAD-SPI CONFIGURATION.................................................................................................................................................. 347
图 22-8 单线发送指令 ............................................................................................................................................................... 348
图 22-9 双线发送指令 ............................................................................................................................................................... 348
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