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SAM4S:无线无源红外移动检测参考设计
发布时间：2014/8/29 10:22:00 来源：
Atmel公司的SAM4S是基于高性能32位ARM Cortex-M4 RISC处理器的闪存MCU，工作频率120MHz，闪存高达2048kB，SRAM高达160kB，外设包括带嵌入收发器的全速USB器件端口、用于SDIO/SD/MMC的高速MCI、具有静态存储器控制器的外接总线接口等，工作电压1.62V~3.6V。主要用在红外移动检测、消费类电子、工业控制、PC外设等。
外设集包括：
• 1个全速USB设备端口带有嵌入式收发器
• 1个高速MCI用于SDIO/SD/MMC
• 1个外部总线接口，具有1个静态存储控制器，连接到SRAM、PSRAM、 NOR闪存、液晶显示
模块和NAND闪存
• 2个USART
• 2个UART
• 2个TWIS
• 3个SPI接口
• 1个I2S
• 1个PWM定时器
• 2个三通道通用16位定时器（带步进电机和正交解码器逻辑支持）
• 1个实时时钟
• 1个12位ADC
• 1个12位DAC
• 1个模拟比较器
图1 SAM4SD32/SD16/SA16 100引脚版框图
SAM4S系列可用于电容式触控，具有Atmel QTouch库的原生支持，便于按键、滚轮和滑块的应用。
SAM4S是一个中距的通用微控制器，具有低功耗，处理能力和外设方面的较佳比例。这使得SAM4S具有广泛的应用，包括消费电子、工业控制和PC 外设。其工作电压为1.62V~3.6V。
SAM4S系列与SAM3N、SAM3S系列（48-pin，64-pin和100-pin版本），SAM4N和SAM7S传统系列（64-pin版本）引脚兼容。
SAM4S系列主要特性
•核
- ARM Cortex-M4带有2kB的高速缓存（最高120MHz的运行）
-存储器保护单元（MPU）
- DSP指令集
- Thumb-2指令集
•存储器
-高达2048kB的嵌入式闪存，可选双存储和高速缓存
-高达160kB的嵌入式SRAM
- 16kBROM与嵌入式引导装载程序（UART、USB）和IAP程序
- 8bit的静态存储器控制器（SMC）：SRAM、PSRAM、NOR和NAND
Flash支持
•系统
-单电源操作的嵌入式稳压器
-上电复位（POR），欠压检测器
（BOD）和看门狗安全运行
-石英或陶瓷谐振器振荡器：
3MHz~20MHz的主电源，具有故障检测和可选功率32.768kHz，用于RTC或器件时钟
- RTC与公历和波斯日历模式，波形发生器（低功耗模式）
- RTC时钟校准电路，用于32.768kHz晶振频率补偿
-高精度8MHz/12MHz的工厂校准内部RC振荡器，与4MHz的默认频率，用于设备启动，校准通道用于频率调整
-慢时钟内部RC振荡器作为永久性的低功耗模式器件时钟
- 2个PLL（最高240MHz），用于器件时钟和USB
-温度传感器
- 2个输入具有低功耗篡改检测、防篡改
•后备寄存器
-最高22个外设DMA（PDC）通道 l•低功耗模式
-睡眠、等待和备份模式，最低1μA 备份模式
-超低功耗RTC
•外设
- USB2.0设备：12Mbps，2668B FIFO，最多8个双向端点，片上收发器。
-最多2个USART，具有ISO7816和IrDA、RS-485、SPI、曼彻斯特和调制解调器模式
- 2个2线的UART
-最多2个双线接口模块（I2C兼容）、1个SPI，1个串行同步控制器（I2S）、1个高速多媒体卡接口（SDIO/SD/MMC）
- 2个三通道16位定时器/计数器、捕捉、波形、比较和PWM模式
-正交解码器逻辑和2位灰度向上/向下计数器，用于步进电机
- 4通道16位PWM互补输出，故障输入，12位死区时间发生器计数器用于电机控制
- 32位实时定时器和实时时钟、日历、闹钟和32kHz的微调功能
-多达16通道1Msps ADC，带有差分输入模式和可编程增益级和自动
校准
- 1个2通道12位1Msps DAC
- 1个模拟比较器，带有灵活的输入选择，可选择输入迟滞
- 32位循环冗余校验计算单元（CRCCU），用于片上，片下的数据完整性校验
•存储器
-寄存器写保护I/O
-多达79个I/O，外部中断功能（边沿或电平敏感）、去抖动、干扰过滤和片上串联电阻端接
- 3个32位并行输入/输出控制器，外设DMA辅助，并行捕捉模式
•封装
- 100引脚封装
LQFP，14mm×14mm，间距0.5mmTFBGA，9mm×9mm, 间距0.8mml VFBGA，7mm×7mm, 间距0.65mm
- 64引脚封装
lLQFP，10mm×10mm,间距0.5mmQFN，9mm×9mm, 间距0.5mmWLCSP，4.42mm×3.42mm,间距l
l0.4mm (SAM4S16/S8)WLCSP，3.32mm×3.32mm,间距l0.4mm (SAM4S4/S2)
- 48引脚封装
LQFP，7mm×7mm, 间距0.5mm QFN，7mm×7mm, 间距0.5mm
Atmel SAM4S16微控制器是基于高性能的32位ARM Cortex-M4内核。该SAM4S16特点是：
• 120MHz的最大工作速度
• 1MB Flash和128kB的SRAM
• 1.62V~3.6V电源
图2 SAM4S WPIR-RD板框图
在动态模式低工作频率下，功耗为200μA/MHz，在100MHz时30mA，1.8V备份模式下为3μA，具有RTC运行的外部总线接口，支持SRAM、PSRAM、NOR闪存、LCD模块和NAND闪存。丰富的外设集连接，系统控制和模拟接口，支持Atmel QTouch电容式触摸技术，用于按键、滑块和滑轮。与Atmel SAM7S，SAM3N和SAM3S MCU引脚对引脚兼容，并行输入/输出（I/O）的数据采集模式。
SAM4S无线无源红外(PIR)移动检测参考设计
被动红外移动探测器（PIR），在建筑、家庭报警和监控系统市场已经存在了相当长的时间。红外探测器可将人体发出的微波信号，红外光转换成电信号。红外移动探测器只探测运动的物体而已。
报警或监控系统只有一个红外运动探测器是不够的。该系统还配备一个CMOS成像传感器，以获取PIR传感器前面移动体的图像。所获取的图像可以通过有线或无线被发送出去。
参考设计（基于Atmel SAM4S ARM Cortex-M4的MCU）特别适合这种应用，并提完备的硬件和软件模块。SAM4S PIO控制器集成了一个接口，能够从内部或外部存储器的CMOS数字图像传感器和图像存储上读取数据（CPU在睡眠模式下），因此，在使用电池运行时，优化了功耗。其中一个重要的要求，是在发送图像压缩过程中，需要优化传输时间，从而优化功率消耗。
相对于价格较高的，带有嵌入式JPEG压缩的CMOS成像传感器设备，SAM4S设备能够通过软件进行JPEG压缩。其他功能，如，低功耗模拟比较器或模拟-数字转换器（用于移动侦测），低功耗模式和PIO状态保存（即使在备份模式），简化了设计，减少了外部元件数量，减少了电路板空间和整个系统的成本。
SAM4S WPIR-RD板主要特性
• IAR嵌入式工作台
• ASF板，支持与外设驱动程序和示例
• SAM4S-WPIR-RD板
•运动型摄像机
•无线图像传输（采用ZigBee PRO）
外设集包括：
• 1个全速USB设备端口带有嵌入式收发器
• 1个高速MCI用于SDIO/SD/MMC
• 1个外部总线接口，具有1个静态存储控制器，连接到SRAM、PSRAM、 NOR闪存、液晶显示
模块和NAND闪存
• 2个USART
• 2个UART
• 2个TWIS
• 3个SPI接口
• 1个I2S
• 1个PWM定时器
• 2个三通道通用16位定时器（带步进电机和正交解码器逻辑支持）
• 1个实时时钟
• 1个12位ADC
• 1个12位DAC
• 1个模拟比较器
图1 SAM4SD32/SD16/SA16 100引脚版框图
SAM4S系列可用于电容式触控，具有Atmel QTouch库的原生支持，便于按键、滚轮和滑块的应用。
SAM4S是一个中距的通用微控制器，具有低功耗，处理能力和外设方面的较佳比例。这使得SAM4S具有广泛的应用，包括消费电子、工业控制和PC 外设。其工作电压为1.62V~3.6V。
SAM4S系列与SAM3N、SAM3S系列（48-pin，64-pin和100-pin版本），SAM4N和SAM7S传统系列（64-pin版本）引脚兼容。
SAM4S系列主要特性
•核
- ARM Cortex-M4带有2kB的高速缓存（最高120MHz的运行）
-存储器保护单元（MPU）
- DSP指令集
- Thumb-2指令集
•存储器
-高达2048kB的嵌入式闪存，可选双存储和高速缓存
-高达160kB的嵌入式SRAM
- 16kBROM与嵌入式引导装载程序（UART、USB）和IAP程序
- 8bit的静态存储器控制器（SMC）：SRAM、PSRAM、NOR和NAND
Flash支持
•系统
-单电源操作的嵌入式稳压器
-上电复位（POR），欠压检测器
（BOD）和看门狗安全运行
-石英或陶瓷谐振器振荡器：
3MHz~20MHz的主电源，具有故障检测和可选功率32.768kHz，用于RTC或器件时钟
- RTC与公历和波斯日历模式，波形发生器（低功耗模式）
- RTC时钟校准电路，用于32.768kHz晶振频率补偿
-高精度8MHz/12MHz的工厂校准内部RC振荡器，与4MHz的默认频率，用于设备启动，校准通道用于频率调整
-慢时钟内部RC振荡器作为永久性的低功耗模式器件时钟
- 2个PLL（最高240MHz），用于器件时钟和USB
-温度传感器
- 2个输入具有低功耗篡改检测、防篡改
•后备寄存器
-最高22个外设DMA（PDC）通道 l•低功耗模式
-睡眠、等待和备份模式，最低1μA 备份模式
-超低功耗RTC
•外设
- USB2.0设备：12Mbps，2668B FIFO，最多8个双向端点，片上收发器。
-最多2个USART，具有ISO7816和IrDA、RS-485、SPI、曼彻斯特和调制解调器模式
- 2个2线的UART
-最多2个双线接口模块（I2C兼容）、1个SPI，1个串行同步控制器（I2S）、1个高速多媒体卡接口（SDIO/SD/MMC）
- 2个三通道16位定时器/计数器、捕捉、波形、比较和PWM模式
-正交解码器逻辑和2位灰度向上/向下计数器，用于步进电机
- 4通道16位PWM互补输出，故障输入，12位死区时间发生器计数器用于电机控制
- 32位实时定时器和实时时钟、日历、闹钟和32kHz的微调功能
-多达16通道1Msps ADC，带有差分输入模式和可编程增益级和自动
校准
- 1个2通道12位1Msps DAC
- 1个模拟比较器，带有灵活的输入选择，可选择输入迟滞
- 32位循环冗余校验计算单元（CRCCU），用于片上，片下的数据完整性校验
•存储器
-寄存器写保护I/O
-多达79个I/O，外部中断功能（边沿或电平敏感）、去抖动、干扰过滤和片上串联电阻端接
- 3个32位并行输入/输出控制器，外设DMA辅助，并行捕捉模式
•封装
- 100引脚封装
LQFP，14mm×14mm，间距0.5mmTFBGA，9mm×9mm, 间距0.8mml VFBGA，7mm×7mm, 间距0.65mm
- 64引脚封装
lLQFP，10mm×10mm,间距0.5mmQFN，9mm×9mm, 间距0.5mmWLCSP，4.42mm×3.42mm,间距l
l0.4mm (SAM4S16/S8)WLCSP，3.32mm×3.32mm,间距l0.4mm (SAM4S4/S2)
- 48引脚封装
LQFP，7mm×7mm, 间距0.5mm QFN，7mm×7mm, 间距0.5mm
Atmel SAM4S16微控制器是基于高性能的32位ARM Cortex-M4内核。该SAM4S16特点是：
• 120MHz的最大工作速度
• 1MB Flash和128kB的SRAM
• 1.62V~3.6V电源
图2 SAM4S WPIR-RD板框图
在动态模式低工作频率下，功耗为200μA/MHz，在100MHz时30mA，1.8V备份模式下为3μA，具有RTC运行的外部总线接口，支持SRAM、PSRAM、NOR闪存、LCD模块和NAND闪存。丰富的外设集连接，系统控制和模拟接口，支持Atmel QTouch电容式触摸技术，用于按键、滑块和滑轮。与Atmel SAM7S，SAM3N和SAM3S MCU引脚对引脚兼容，并行输入/输出（I/O）的数据采集模式。
SAM4S无线无源红外(PIR)移动检测参考设计
被动红外移动探测器（PIR），在建筑、家庭报警和监控系统市场已经存在了相当长的时间。红外探测器可将人体发出的微波信号，红外光转换成电信号。红外移动探测器只探测运动的物体而已。
报警或监控系统只有一个红外运动探测器是不够的。该系统还配备一个CMOS成像传感器，以获取PIR传感器前面移动体的图像。所获取的图像可以通过有线或无线被发送出去。
参考设计（基于Atmel SAM4S ARM Cortex-M4的MCU）特别适合这种应用，并提完备的硬件和软件模块。SAM4S PIO控制器集成了一个接口，能够从内部或外部存储器的CMOS数字图像传感器和图像存储上读取数据（CPU在睡眠模式下），因此，在使用电池运行时，优化了功耗。其中一个重要的要求，是在发送图像压缩过程中，需要优化传输时间，从而优化功率消耗。
相对于价格较高的，带有嵌入式JPEG压缩的CMOS成像传感器设备，SAM4S设备能够通过软件进行JPEG压缩。其他功能，如，低功耗模拟比较器或模拟-数字转换器（用于移动侦测），低功耗模式和PIO状态保存（即使在备份模式），简化了设计，减少了外部元件数量，减少了电路板空间和整个系统的成本。
SAM4S WPIR-RD板主要特性
• IAR嵌入式工作台
• ASF板，支持与外设驱动程序和示例
• SAM4S-WPIR-RD板
•运动型摄像机
•无线图像传输（采用ZigBee PRO）
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