Atsamd20j17a-au

Microchip Technology 的 ATSAMD20J17A-AU 属于低功耗 ARM Cortex-M0+ 微控制器 SAM D20 系列。它具有最高引脚数（64 引脚 J 型）和中等密度存储器（128 KB 闪存/16 KB SRAM），在 SAM D20 系列中提供了最多的外设数量和 I/O 可用性。.

SAM D20 系列最初由 Atmel（2016 年被 Microchip 收购）开发，是 SAM（基于 ARM 的智能微控制器）产品系列的一部分。D20 是 SAM D2x 系列的基本型号，针对低功耗和通用嵌入式应用进行了优化。其他变体包括 SAM D21（带 USB）、SAM D10/D11（引脚数更少、成本更低）和 SAM DA1（符合汽车标准）。.

SAM D20 系列的关键区别在于 SERCOM（串行通信接口）外设。每个 SERCOM 都可独立配置为 USART、I2C 或 SPI，为通信接口分配提供了无与伦比的灵活性。通过六个 SERCOM 模块，ATSAMD20J17A-AU 可同时支持多达六个独立串行通道的任意组合（例如，3x SPI、2x I2C、1x USART）。这消除了特定接口类型不足的常见问题（例如，需要 3 个 SPI 端口，但 MCU 只有 2 个）。.

8 通道事件系统是另一项独特功能，它允许外设直接通信，无需 CPU 干预。例如，外部中断可触发 ADC 转换，转换完成后可触发 DMA 传输，DMA 传输可触发定时器启动。这种事件驱动架构减少了中断延迟和 CPU 开销，并实现了 SleepWalking（睡眠漫步）功能，即当 CPU 处于睡眠模式时，外设可自主运行。.

12 位 ADC 有 20 个通道、可编程增益级（1/2x 至 16x）和硬件过采样（有效分辨率高达 16 位），其性能大大高于典型的 M0+ MCU ADC。在许多传感器应用中，可编程增益级无需外部信号调节放大器。差分输入功能和自动偏移/增益误差补偿提高了测量精度。硬件过采样和抽取可提供 13、14、15 或 16 位有效分辨率，无需 CPU 计算。.

10 位 350 ksps DAC 在 M0+ 微控制器中较为少见，无需外部 DAC 组件即可生成模拟输出（波形、控制电压、音频）。DAC 与 DMA 控制器和定时器触发转换相结合，可以自主生成复杂的波形。.

支持 256 通道电容式触摸的外设触摸控制器 (PTC) 继承了 Microchip 的 mTouch 技术，为按钮、滑块、滚轮和接近检测提供硬件加速电容式感应。PTC 在待机模式下的工作电流仅为 8 uA，可持续扫描触摸传感器，只有在检测到触摸时才唤醒 CPU。这种超低功耗触摸扫描是电池供电消费类产品的一个关键优势。.

52 个 GPIO 引脚为 64 引脚封装提供了广泛的 I/O 功能。所有 GPIO 引脚均可单独配置，具有外设多路复用功能（通过端口多路复用器，每个引脚可实现多达 8 个备用功能）、中断功能（通过 EIC 实现 16 个外部中断）以及可配置的上拉/下拉电阻。.

ATSAMD20J17A-AU 采用 A 温度等级（-40 至 85 摄氏度）。同一器件还提供汽车合格型和扩展温度型。后缀 AU 表示带托盘封装的 TQFP-64 封装（后缀 AUT 表示带卷轴封装）。.

Microchip 的 MPLAB X IDE、MPLAB Harmony v3 框架和 Atmel Studio（传统）支持开发。SAM D20 还得到 Arduino（Arduino Zero/M0 使用 SAM D21，具有相同的架构和外设）、Zephyr RTOS 和 ARM mbed OS（传统）的大力支持。.

ATSAMD20J17A-AU 在单芯片上可作为一个完整的 32 位嵌入式微控制器系统运行，集成了 ARM Cortex-M0+ 处理器内核、闪存、SRAM 和一整套灵活的外设。.

ARM Cortex-M0+ 内核：Cortex-M0+ 是一种 32 位 RISC 处理器，采用 ARMv6-M 架构和 Thumb 指令集。它采用 2 级流水线（比 Cortex-M0 的 3 级流水线级数少），提高了能效。M0+ 包括一个单周期硬件乘法器（32×32 到 32 位结果）、一个可配置优先级的嵌套向量中断控制器 (NVIC)，以及一个用于指令跟踪的微跟踪缓冲器 (MTB)。该内核达到 2.46 CoreMark/MHz，在 48 MHz 频率下提供约 118 CoreMark。.

内存系统：128 KB 闪存存储程序代码和常量数据，以 512 字节页的形式组织，用于擦除操作。闪存支持通过 SWD 进行系统内编程 (ISP) 和用于固件更新的应用内编程 (IAP)。闪存等待状态由 NVMCTRL 根据 CPU 频率自动管理。16 KB SRAM 为单组，单周期访问频率为 48 MHz。SRAM 分为两部分：前 8 KB 为位带式，可在待机模式下保留，其余 8 KB 不保留。.

时钟系统：时钟系统高度灵活，有多个时钟源。内部 8 MHz RC 振荡器 (OSC8M) 在启动时提供默认时钟。DFLL48M（数字锁相环）可将 32 kHz 基准频率乘以高精度的 48 MHz。FDPLL96M（分数数字锁相环）可从各种参考源产生 48 MHz 至 96 MHz 的频率。外部晶体振荡器（XOSC32K 用于 32.768 kHz RTC 晶体，XOSC 用于 0.4-32 MHz 主晶体）可提供精确的定时。时钟系统支持动态时钟切换和无闪烁频率转换。.

SERCOM 模块：六个 SERCOM 模块都是通用串行通信外设，可配置为 USART、I2C 或 SPI。配置通过寄存器设置，并可在运行时更改（通过适当的去初始化）。每个 SERCOM 都有自己的中断、DMA 触发器和时钟域。I2C 模式支持标准（100 kHz）、快速（400 kHz）和高速模式。SPI 模式支持主站和从站操作，可配置时钟极性和相位。USART 模式支持全双工、半双工和具有小数波特率生成功能的 LIN 协议。.

事件系统：8 通道事件系统将事件发生器（定时器、ADC、EIC 等）与事件用户（ADC 触发器、DMA 请求、定时器动作等）连接起来，无需 CPU 干预。事件在 1-2 个时钟周期内传输，比中断驱动处理快得多。即使在待机睡眠模式下，事件系统也能运行，从而实现外设的 "睡眠漫步"（SleepWalking）。例如，RTC 可以生成一个周期性事件，触发 ADC 对传感器进行采样，如果 ADC 的结果超过阈值（通过模拟比较器窗口功能），CPU 就会从待机状态被唤醒。.

ADC 操作：12 位 ADC 支持单端和差分输入模式。在差分模式下，正负输入可以是 20 个 ADC 通道中的任何一个，从而提供了最大的灵活性。可编程增益级（1/2 至 16 倍）可在转换前放大小信号，提高低振幅传感器的有效分辨率。硬件过采样将 2^N 个采样累加并除以 2^N，以获得 N/2 位额外分辨率（例如，4 倍过采样可获得 13 位有效分辨率）。偏移和增益误差补偿利用出厂校准值或用户编程的校正值自动纠正系统 ADC 误差。.

电源管理：SAM D20 支持多种睡眠模式。空闲模式停止 CPU 运行，但保持外设运行；任何中断都会唤醒 CPU。待机模式会停止 CPU、大部分时钟和闪存；只有 RTC、EIC 和事件系统保持激活状态；SRAM 可以保留（前 8 KB）；唤醒源包括外部中断、RTC 警报和触摸检测；在 RTC 运行的待机模式下，电流消耗约为 3 uA。SleepWalking 允许 ADC 和 SERCOM 等外设在事件触发的待机模式下短暂运行，而无需唤醒 CPU。.

调试接口：2 引脚 SWD 接口（SWDIO、SWCLK）提供调试访问和闪存编程功能。微跟踪缓冲器 (MTB) 在 SRAM 循环缓冲器中记录最后 256-4096 条执行指令，提供基本指令跟踪功能，无需外部跟踪端口。.