就如苹果，三星在消费类电子产品中可争议的霸主地位,ARM在移动处理器平台首屈一指。全球知名半导体商采用ARM架构内核的CPU，MCU等数不胜数，ATMEL第一时间推出了基于ARM Cortex-M4内核的MCU的ATSAM4S16C以其配套的开发板SAM4S Xplained，爱板网也随后对SAM4S Xplained做了评测。如今SAM4S Xplained开发板已逐渐被大家认识，甚至很多网友都拿到了爱板网论坛活动送出的板子进行开发学习。为了让大家能更好的了解板子，开发板子，爱板网为大家奉上 SAM4S Xplained的硬件解析。
首先回顾一下SAM4S Xplained
产品特点
- Atmel AT91SAM4S16C微控处理器
- 板载J-LINK的OB调试解决方案
- 8M的SRAM
- 空贴的Atmel 的AT25DF系列工业标准的串行闪存
- 爱特梅尔QTouch®滑块
- 高速USB设备端口
- 一个用户按钮
- 一个复位按钮
- 一个电源LED
- 两个用户LED
- 板载12MHz晶振
- JTAG状态指示灯
- 功率LED
- 两颗LDO
最基本的核心大脑—MCU ATSAM4S16C
ATSAM4S16C基于ARM 最新Cotex-M4处理器，具有低功耗，低成本，高效信号处理的特点，在MCU越来越追求低耗高效的今天，ARM无疑在刷新着历史记录，引领着业界嵌入式处理器的革新。
ATSAM4S16C 最大主频达120MHz，集成了1MB Flash ,128KB SRAM，进一步增强了系统性能，工作电压支持1.62V到3.6V，在低工作频率时的动态模式下 ，每增加200uA的电流可以增加1MHz的主频，当工作频率达到120MHz时功耗为30mA，另外在有实时时钟（RTC）运行的1.8V备用模式下，功耗仅为3uA。ATSAM4S16C 接口支持SRAM, PSRAM, NOR FLASH,LCD module 和 NAND Flash。并且拥有丰富的外设连接，系统控制和模拟接口，集成的触摸传感器原生态支持ATMEL的QTouch®电容式触摸按钮，滑块和滑轮。ATSAM4S16C PIN-TO-PIN兼容Atmel的SAM7S,SAM3N和SAM3S 系列MCU，支持并行输入/输出（IO）的数据采集模式。
另外ATSAM4S16C的安全性也值得称道，集成了最佳硬件代码保护，防止存取片上存储器的内容，以保护知识产权。支持安全的芯片擦写，以便重复编程，独特的 128 位 ID 和扰频外部总线接口，可在硬件循环冗余校验 (CRC) 检查存储器完整性时确保软件的机密性，如此强大的MCU可以应用在众多场合，如工业控制，医疗，计量，游戏设备等。
强大的外脏--IS66WV51216DBLL
IS66WV51216DBLL是一个高速8Mb 静态RAM，使用ISSI的高性能CMOS工艺，工作电压支持2.5v-3.6V，55ns的高速存取时间，支持三态输出（高电平，低电平，高阻抗），下图为SRAM工作的原理框图
我们先简单了解下原理框图，图中A0-A18为地址线输入，I/O 0-I/O 15为数据输入/输出， CS1为芯片使能输入， OE为输出使能输入， WE是写使能输入， LB是低位字节控制（I/O0-I/O7），UB是高位字节控制（I/O8-I/O15），那如何工作呢？继续往下看
图中的真值表表明了SRAM的工作状态，当CS1处于低电平，LB,UB处于高电平状态，则SRAM处于待机模式，此状态可以降低CMOS的输入电平从而达到降低功耗，我们发现，无论是写使能信号和片选使能信号CS1都是低电平有效。
不可或缺的调试助手--ATSAM3U4CAU
ATSAM3U4CAU是一款基于32位 ARM Cotex-M3元老级内核的芯片了，最大主频96MHz，集成了256KB的FLASH以及52KB的SRAM，工作电压支持1.62到3.6V。外设集包括一个支持USB高速率和全速率的接口，一个高速多媒体卡接口：支持SDIO/ SD / MMC卡，1个16位外部总线接口支持NAND闪存，3个UART，TWI，4个SPI，I2S，4个PWM定时器， 3个16位定时器，RTC，4个12位ADC和4个10位ADC，这样的设计结构非常适用于维持高速数据传输。
能量转换的功臣--RT9018A，SPX3819M5-L-1-2
这两颗LDO是整个板子正常工作的基础，RT9018A是一颗允许最大输出电流3A 的低压差稳压器，具有高精度的输出电压，误差在1.5%，在峰值电流3A时压降通常只有为220mV 。器件通过USB供电，转化为3.3V电压输出。见其硬件原理图
RT9018A的输出电压是可调的，以上面原理图为例，可调节外部电阻R18和R19的阻值大小来调节输出电压Vout，Vout=0.8*[(R18+R19)/R19]，有兴趣的可以了解下。而SPX3819M5-L-1-2是一颗限定输出的低噪声线性稳压器，从RT9018A输出的电压经过SPX3819M5转换为1.2V电压提供给MCU的核心电压VDDCORE以及锁相环电压VDDPLL，见下图
共同守护着SAM4S Xplained开发板--PRTR5V0U2X，V5.5MLA0603N
板子初次到手，仔细盯了数十秒，图中所示的器件上愣是没有标注规格型号（好吧，我承认是它写不下),从开发上可以看到这两个器件都是靠近USB Connector ,经过查阅原理图才找到这两颗器件的规格型号为PRTR5V0U2X，是两颗ESD器件，ESD器件主要是防止板子上重要的IC受到静电的侵害。见多了两管脚的ESD器件，四管脚的笔者还是第一次见到，那该如何使用呢？看完下面几张图你就一目了然了
PIN定义
4个管脚分别是地脚和IO输入输出口，电源脚，其中PRTR5V0U2X具有8KV的防静电能力以及非常小的对地电容：C(I/O-GND) = 1 pF。
原理框图
了解了上面的原理图框后，很简单的就能在电路设计中使用，下图为PRTR5V0U2X在SAM4S Xplained中的应用
从USB接口的原理图设计中，我们可以看到Atmel公司的诚意，RV7和RV8是两颗压敏电阻,规格型号为V5.5MLA0603N，其作用是抑制浪涌，他们与PRTR5V0U2X构成的保护电路设计让用户拥有良好的操作体验，保证了USB不管是供电还是数据传输的稳定。
PRTR5V0U2X在PCB布线的时候要特别注意几点：1，器件摆放尽量靠近usb connector，连线尽量短。2，避免走线与其他未有静电保护的信号线并行。3，尽量保证器件地脚到参考地的走线短。3，布线时避免通过共用的瞬态返回路径到一个共同地点。
引以为傲的触摸感应技术--QTouch
ATSAM4S16C已经集成了Qtouch的触摸传感器，这时硬件电路我们只需要把MCU的引脚简单的与按键电极之间连接，如下图
看一下实物的电极图
从PCB板正面可能看不见铜电极，没关系，把板子反过来就能清楚的看到了
有两个铜电极被板子的两个固定脚遮住了，对应上面的原理图，能很明白的读懂QTouch的电路设计，那如何理解它的工作原理？以上图原理图为例，暂时把C67比作电荷收集电容Cs，电极SM比作未知的感应电容Cx，这里加入串接电阻R53一般是为了改善EMI 和ESD 特性。另外铜电极是夹在两个基板中间的，而PCB材质是FR4，这是一种绝佳的防静电材料，通常每毫米有数十千伏的绝缘能力，所以外部没有再另外接静电保护电路。当手指接近或者触摸电极SM，就会影响该点的电容变化，这就作为一个触摸记录；另外在几个触摸按键互相靠近时，接近的手指会导致多个按键的电容变化，Atmel的专利邻键抑制（AKS）采用迭代技术重复测量每个按键上的电容变化，比较结果和再确定哪个按键是用户想要的。AKS抑制会忽略来自所有其他按键的信号，提供所选择按键的信号，这可防止对邻键的假触摸检测。这是一项很牛叉的技术，防止干扰远比实现结果要难的多。
介绍到这里，原本想结束本文，但想想在嵌入式的遍地开花的今天，软硬件是密不可分的，下面再介绍下如何使用SAM4S Xplained的配套开发工具进行调试。
IDE开发工具--Atmel Studio 6.1 beta
目前官网最新的版本是Atmel Studio 6.1 beta,下载安装AtmelStudio请参考之前的评测--Atmel XMEGA-A3BU Xplained评估板评测（二），安装完成后打开软件，需要有耐心，打开过程比较慢，都快赶上windows系统的启动时间了。
打开后的界面
Atmel的ASF其实非常好用，我认为Atmel公司提供ASF的初衷是为了让大家从驱动向应用转变，更多的是为了让用户拿来使用而不是理解它内部如何编写的，这样能更快的开发出更多的产品，缩短产品从设计到推向市场的周期，当然这比较适用于为了创造社会财富价值的公司。这里笔者就选择New Example Project from ASF,等待片刻进入下面的界面
如图，可以根据实际使用的开发板选择对应的器件类型，也可以在搜索框中直接搜索板子的型号，非常方便，在图中我们可以看到对应SAM4S Xplained有414projects，点开就可以选择各种例程，为了方便给大家演示，笔者在这里选择了一个应用的例程，如下图
在图右侧栏可以看到这个例程的简单介绍,主要演示两个LED分别在一个固定的间隔时间闪烁，当然在代码中可以更改这个时间，笔者在这里就不做修改，就按照代码里设置的两个LED灯分别间隔1秒和0.5秒时间闪烁，编译，下载，下载方法可以参考之前的评测--首发体验——Atmel SAM4S Xplained评估板。下载完成后按RESET键运行程序，效果如下
小结
集成电路高速发展的今天，工艺在不断的进步，相信未来越来越多的功能都会集成在小小的芯片上，开发板也将会越做越小。ATmel超前的意识造就了SAM4S Xplained，以其小巧精致的外观，丰富的扩展接口，极具竞争力的价格，必将席卷起SAM4S Xplained开发板学习的热潮，我们期待未来Amel会带来更加精彩的产品。
参考资料
- SAM4S Xplained评估套件
- Atmel官网
- SAM4S Xplained讨论区
- 购买链接
原创申明：本文为爱板网原创，谢绝转载！
就如苹果，三星在消费类电子产品中可争议的霸主地位,ARM在移动处理器平台首屈一指。全球知名半导体商采用ARM架构内核的CPU，MCU等数不胜数，ATMEL第一时间推出了基于ARM Cortex-M4内核的MCU的ATSAM4S16C以其配套的开发板SAM4S Xplained，爱板网也随后对SAM4S Xplained做了评测。如今SAM4S Xplained开发板已逐渐被大家认识，甚至很多网友都拿到了爱板网论坛活动送出的板子进行开发学习。为了让大家能更好的了解板子，开发板子，爱板网为大家奉上 SAM4S Xplained的硬件解析。
首先回顾一下SAM4S Xplained
产品特点
- Atmel AT91SAM4S16C微控处理器
- 板载J-LINK的OB调试解决方案
- 8M的SRAM
- 空贴的Atmel 的AT25DF系列工业标准的串行闪存
- 爱特梅尔QTouch®滑块
- 高速USB设备端口
- 一个用户按钮
- 一个复位按钮
- 一个电源LED
- 两个用户LED
- 板载12MHz晶振
- JTAG状态指示灯
- 功率LED
- 两颗LDO
最基本的核心大脑—MCU ATSAM4S16C
ATSAM4S16C基于ARM 最新Cotex-M4处理器，具有低功耗，低成本，高效信号处理的特点，在MCU越来越追求低耗高效的今天，ARM无疑在刷新着历史记录，引领着业界嵌入式处理器的革新。
ATSAM4S16C 最大主频达120MHz，集成了1MB Flash ,128KB SRAM，进一步增强了系统性能，工作电压支持1.62V到3.6V，在低工作频率时的动态模式下 ，每增加200uA的电流可以增加1MHz的主频，当工作频率达到120MHz时功耗为30mA，另外在有实时时钟（RTC）运行的1.8V备用模式下，功耗仅为3uA。ATSAM4S16C 接口支持SRAM, PSRAM, NOR FLASH,LCD module 和 NAND Flash。并且拥有丰富的外设连接，系统控制和模拟接口，集成的触摸传感器原生态支持ATMEL的QTouch®电容式触摸按钮，滑块和滑轮。ATSAM4S16C PIN-TO-PIN兼容Atmel的SAM7S,SAM3N和SAM3S 系列MCU，支持并行输入/输出（IO）的数据采集模式。
另外ATSAM4S16C的安全性也值得称道，集成了最佳硬件代码保护，防止存取片上存储器的内容，以保护知识产权。支持安全的芯片擦写，以便重复编程，独特的 128 位 ID 和扰频外部总线接口，可在硬件循环冗余校验 (CRC) 检查存储器完整性时确保软件的机密性，如此强大的MCU可以应用在众多场合，如工业控制，医疗，计量，游戏设备等。
强大的外脏--IS66WV51216DBLL
IS66WV51216DBLL是一个高速8Mb 静态RAM，使用ISSI的高性能CMOS工艺，工作电压支持2.5v-3.6V，55ns的高速存取时间，支持三态输出（高电平，低电平，高阻抗），下图为SRAM工作的原理框图
我们先简单了解下原理框图，图中A0-A18为地址线输入，I/O 0-I/O 15为数据输入/输出， CS1为芯片使能输入， OE为输出使能输入， WE是写使能输入， LB是低位字节控制（I/O0-I/O7），UB是高位字节控制（I/O8-I/O15），那如何工作呢？继续往下看
图中的真值表表明了SRAM的工作状态，当CS1处于低电平，LB,UB处于高电平状态，则SRAM处于待机模式，此状态可以降低CMOS的输入电平从而达到降低功耗，我们发现，无论是写使能信号和片选使能信号CS1都是低电平有效。
