EFM32WG995：低功耗高性能微控制器的卓越之选

在当今对能耗和性能要求日益严苛的电子设备设计领域，EFM32WG995微控制器凭借其出色的低功耗特性和强大的功能，成为众多工程师的理想选择。本文将深入剖析EFM32WG995的各项特性、配置及电气参数，为电子工程师们提供全面的参考。

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一、产品概述

EFM32系列微控制器被誉为世界上最节能的微控制器。EFM32WG995基于ARM Cortex - M4 CPU平台，具备高性能32位处理器，最高运行频率可达48 MHz，支持DSP指令和浮点运算单元，还配备了内存保护单元，为系统提供了强大的处理能力和安全保障。其灵活的能源管理系统，使得该微控制器在不同的能源模式下都能实现极低的功耗，非常适合电池供电的应用以及对高性能和低能耗有要求的系统。

二、核心特性

（一）处理器与性能

• ARM Cortex - M4核心：集成32位RISC处理器，支持DSP指令和浮点运算单元，每MHz可实现高达1.25 Dhrystone MIPS的性能。同时，配备内存保护单元，支持多达8个内存段，还有唤醒中断控制器，可处理CPU休眠时触发的中断。
• 高性能运行：最高运行频率达48 MHz，能满足大多数应用的处理需求。

（二）低功耗设计

EFM32WG995在不同能源模式下的功耗表现极为出色：

• 关机模式：3V时电流低至20 nA；带RTC时，3V下为0.4 µA。
• 停止模式：3V时为0.65 µA，包括上电复位、欠压检测器、RAM和CPU保留功能。
• 深度睡眠模式：3V下为0.95 µA，包含带32.768 kHz振荡器的RTC、上电复位、欠压检测器、RAM和CPU保留。
• 睡眠模式：3V时为63 µA/MHz。
• 运行模式：从闪存执行代码时，3V下为225 µA/MHz。

（三）丰富的外设资源

1. GPIO：拥有93个通用输入/输出引脚，可配置为推挽、开漏、上拉/下拉、输入滤波和驱动强度等模式，还支持可配置的外设I/O位置和16个异步外部中断，能在关机模式下保持输出状态并唤醒。
2. DMA与PRS：12通道DMA控制器可独立于CPU执行内存操作，降低CPU能耗和工作量；12通道外设反射系统（PRS）实现外设间的自主信号传输，无需CPU干预。
3. 加密模块：硬件AES支持128/256位密钥，分别在54/75个周期内完成加密或解密操作。
4. 定时器与计数器：包括4个16位定时器/计数器、4×3个比较/捕获/PWM通道、带有死区插入功能的TIMER0、16位低功耗定时器、1个24位实时计数器和1个32位实时计数器、3个16/8位脉冲计数器以及带专用RC振荡器的看门狗定时器。
5. 通信接口：具备3个通用同步/异步收发器（USART），支持UART/SPI/SmartCard（ISO 7816）/IrDA/I2S；2个通用异步收发器（UART）；2个低功耗UART；2个I2C接口，支持SMBus；还拥有支持主机和OTG功能的USB接口，完全符合USB 2.0标准，内置PHY和5V转3.3V调节器。
6. 模拟外设：包含12位1 Msamples/s的模数转换器（ADC）、8个单端通道/4个差分通道、片上温度传感器、12位500 ksamples/s的数模转换器（DAC）、2个模拟比较器、支持多达16个输入的电容感应功能以及3个运算放大器。
7. 低功耗传感器接口（LESENSE）：可在深度睡眠模式下实现自主传感器监测，支持多种传感器，如LC传感器和电容按钮。
8. LCD控制器：可驱动多达8×36段的分段式LCD显示，具备电压升压、可调对比度和自主动画功能。
9. 备份电源域：RTC和保留寄存器位于单独的电源域，在所有能源模式下均可使用，主电源耗尽时可由备用电池供电。
10. 外部总线接口（EBI）：可访问多达4×256 MB的外部内存映射空间，包含TFT控制器，支持直接驱动。

三、产品配置

（一）订购信息

EFM32WG995有三种不同的闪存容量可供选择，分别为64 kB、128 kB和256 kB，RAM均为32 kB，最高速度为48 MHz，工作温度范围为 - 40至85 ºC，采用BGA120封装，供电电压范围为1.98至3.8 V。

订购代码	闪存 (kB)	RAM (kB)	最大速度 (MHz)	供电电压 (V)	温度 (ºC)	封装
EFM32WG995F64 - BGA120	64	32	48	1.98 - 3.8	-40 - 85	BGA120
EFM32WG995F128 - BGA120	128	32	48	1.98 - 3.8	-40 - 85	BGA120
EFM32WG995F256 - BGA120	256	32	48	1.98 - 3.8	-40 - 85	BGA120

（二）模块配置总结

各模块均为全配置，不同模块有相应的引脚连接，具体如下表所示：

模块	配置	引脚连接
Cortex - M4	全配置	NA
DBG	全配置	DBG_SWCLK, DBG_SWDIO, DBG_SWO
MSC	全配置	NA
DMA	全配置	NA
RMU	全配置	NA
EMU	全配置	NA
CMU	全配置	CMU_OUT0, CMU_OUT1
WDOG	全配置	NA
PRS	全配置	NA
USB	全配置	USB_VBUS, USB_VBUSEN, USB_VREGI, USB_VREGO, USB_DM, USB_DMPU, USB_DP, USB_ID
EBI	全配置	EBI_A[27:0], EBI_AD[15:0], EBI_ARDY, EBI_ALE, EBI_BL[1:0], EBI_CS[3:0], EBI_CSTFT, EBI_DCLK, EBI_DTEN, EBI_HSNC, EBI_NANDREn, EBI_NANDWEn, EBI_REn, EBI_VSNC, EBI_WEn
I2C0	全配置	I2C0_SDA, I2C0_SCL
I2C1	全配置	I2C1_SDA, I2C1_SCL
USART0	全配置（带IrDA）	US0_TX, US0_RX, US0_CLK, US0_CS
USART1	全配置（带I2S）	US1_TX, US1_RX, US1_CLK, US1_CS
USART2	全配置（带I2S）	US2_TX, US2_RX, US2_CLK, US2_CS
UART0	全配置	U0_TX, U0_RX
UART1	全配置	U1_TX, U1_RX
LEUART0	全配置	LEU0_TX, LEU0_RX
LEUART1	全配置	LEU1_TX, LEU1_RX
TIMER0	全配置（带DTI）	TIM0_CC[2:0], TIM0_CDTI[2:0]
TIMER1	全配置	TIM1_CC[2:0]
TIMER2	全配置	TIM2_CC[2:0]
TIMER3	全配置	TIM3_CC[2:0]
RTC	全配置	NA
BURTC	全配置	NA
LETIMER0	全配置	LET0_O[1:0]
PCNT0	全配置，16位计数寄存器	PCNT0_S[1:0]
PCNT1	全配置，8位计数寄存器	PCNT1_S[1:0]
PCNT2	全配置，8位计数寄存器	PCNT2_S[1:0]
ACMP0	全配置	ACMP0_CH[7:0], ACMP0_O
ACMP1	全配置	ACMP1_CH[7:0], ACMP1_O
VCMP	全配置	NA
ADC0	全配置	ADC0_CH[7:0]
DAC0	全配置	DAC0_OUT[1:0], DAC0_OUTxALT
OPAMP	全配置	输出：OPAMP_OUTx, OPAMP_OUTxALT；输入：OPAMP_Px, OPAMP_Nx
AES	全配置	NA
GPIO	93引脚	可用引脚见相关表格
LCD	全配置	LCD_SEG[35:0], LCD_COM[7:0], LCD_BCAP_P, LCD_BCAP_N, LCD_BEXT

（三）内存映射

EFM32WG995的内存映射展示了最大内存配置下的RAM和闪存大小，为软件编程和数据存储提供了清晰的架构。

四、电气特性

（一）测试条件

• 典型值：基于环境温度 (T{AMB}=25^{circ} C) 和供电电压 (V{DD}=3.0 V)，通过模拟和/或技术表征得出，除非另有说明。
• 最小值和最大值：代表环境温度、供电电压和频率的最坏情况，同样通过模拟和/或技术表征确定，除非另有说明。

（二）绝对最大额定值

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
(T_{STG})	存储温度范围		-40		150	°C
(T_{S})	最大焊接温度	最新IPC/JEDEC J - STD - 020标准			260	°C
(V_{DDMAX})	外部主供电电压		0		3.8	V
(V_{IOPIN})	任何I/O引脚电压		-0.3		(V_{DD} + 0.3)	V

（三）一般工作条件

符号	最小值	典型值	最大值	单位
(T_{AMB})	-40		85	°C
(V_{DDOP})	1.98		3.8	V
(f_{APB})			48	MHz
(f_{AHB})			48	MHz

（四）电流消耗

不同能源模式和时钟频率下，EFM32WG995的电流消耗如下：

• 运行模式（EM0）：不同时钟频率和温度下，电流消耗在225 - 286 µA/MHz之间。
• 睡眠模式（EM1）：电流消耗在63 - 129 µA/MHz之间。
• 深度睡眠模式（EM2）：带RTC预分频至1 Hz，32.768 kHz LFRCO，3.0 V供电时，25 ºC下典型值为0.95 µA，85 ºC下为3.0 µA。
• 停止模式（EM3）：3.0 V供电时，25 ºC下典型值为0.65 µA，85 ºC下为2.65 µA。
• 关机模式（EM4）：3.0 V供电时，25 ºC下典型值为0.02 µA，85 ºC下为0.44 µA。

五、应用领域

EFM32WG995适用于多种应用领域，包括能源、燃气、水和智能计量、健康和健身应用、智能配件、报警和安全系统以及工业和家庭自动化等。其低功耗和高性能的特点，使其在这些领域中能够发挥出色的作用，为设备的长期稳定运行提供保障。

电子工程师们在设计低功耗、高性能的电子设备时，EFM32WG995无疑是一个值得考虑的选择。你在实际应用中是否使用过类似的微控制器？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。