M4H, M4V a M4L. MCU Toshiba roztáčí motory, řeší i bezpečnost

Nabídka mikrokontrolérů s jádrem Arm^® Cortex^®‑M4 od firmy Toshiba se rozrůstá o další tři skupiny součástek. V základním náhledu taktujeme až na 80 MHz či 120 MHz a zapisujeme přitom do paměti Flash o velikosti nepřesahující 256 kB. Výroba některých prvků se již stačila rozběhnout, zatímco u jiných vývoj stále pokračuje, takže si musíme vystačit alespoň se vzorky.

M4H: základ na 120 MHz

Jako první zde máme rodinu obvodů M4H, spadající do širší skupiny mikrokontrolérů TXZ+™ s 32bitovým jádrem Arm^® Cortex^®‑M4 a také možnostmi FPU (floating-point unit) či MPU (memory protection unit). Výchozí prvky, dostupné ve vzorkovém množství, lze za přispění paměti programu o velikosti 256 kB či prostoru RAM s kapacitou 18 kB provozovat až na 120 MHz. Výrobce zde počítá s verzemi TMPM4H4FYUG, TMPM4H2FYDUG nebo také TMPM4H1FYUG, které navrhuje pro řízení menších systémů spotřební elektroniky, kdy nepotřebujeme obrovské výkony ani složitý operační systém, což může pochopitelně platit i v průmyslové sféře. V praxi půjde o klimatizace, pračky nebo např. součást multifunkční tiskárny. Technika zde bývá každým rokem složitější a mikrokontroléry musí na vzniklou situaci reagovat, ať již budeme řešit možnosti řízení v reálném čase, stabilitu, ale také jednoduchost návrhu, a to včetně předpokladů pro flexibilní změny u odvozených produktů.

Trojice standardních novinek rodiny M4H skoňuje zapouzdření typu LQFP s 44, 48 nebo „binárně kulatými“ 64 vývody a roztečí 0,8 či 0,5 mm. Napájíme v rozsahu 2,7 až 5,5 V, takže rovněž s přispěním pětivoltového zdroje, a spolehnout se můžeme i na vlastní 10MHz oscilátor s přesností ±1 %. Z pohledu řízení Toshiba Electronics Europe dále vypočítává 12bitový analogově – číslicový převodník, časovače, UART, SPI, I²C nebo např. DMA. Hodit se může též A‑PMD coby „advanced programmable motor driver“, ovládající bezkartáčové DC motory. K dispozici máme vývojové sady (starter kity), ukázkový software, ovladače kompatibilní se standardem CMSIS (Common Microcontroller Software Interface Standard) a také uživatelská prostředí pro hlavní integrovaná vývojová prostředí (IDE, [1]).

M4V: propojené vestavné systémy

Další skupina, tentokrát čtveřice 80MHz obvodů M4V s přislíbenými vzorky pro vývojáře, staví opět na jádru Arm^® Cortex^®‑M4 s FPU a dohledáme ji v rámci totožné širší rodiny firemních mikrokontrolérů TXZ+™. Novinky míří mezi systémové řídicí aplikace v průmyslových zařízeních, spotřební elektronice a také zapojeních ze světa internetu věcí (IoT), kde již vyžadujeme pokročilé funkce zabezpečení a správy dat. Ve výčtu nalezneme vyhotovení na způsob LQFP64 (TMPM4V4FWUG), LQFP48 (TMPM4V2FWDUG), VQFN48 (TMPM4V2FWQG) či LQFP44 (TMPM4V1FWUG) s roztečí, podobně jako u prvně zmiňované série M4H. Výrobce tím reaguje na zcela běžnou potřebu síťového propojení, aktualizací OTA a související ochrany přístrojů pro případ neoprávněného přístupu a manipulace se softwarem. V průběhu celého životního cyklu produktu navíc roste poptávka po zabezpečeném ukládání, správě konfigurací, protokolování dat (data logging) a spolehlivém provozu systému vůbec.

Řada M4V na všechny zmíněné požadavky reaguje vícevrstvou bezpečnostní architekturou, která spojí řízení přístupu, ochranu paměti a kontrolu běhu programu. K dispozici máme rovněž vestavěné autodiagnostické funkce pro podporu funkční bezpečnosti, takže dokážeme vyvíjet systémy se zvýšenou odolností vůči softwarovým i hardwarovým chybám. Každá ze součástek nabídne paměť programu o velikosti 128 kB, vyhrazenou datovou Flash 64 kB a k tomu 32 kB RAM. Opět lze zapojit zdroj 2,7 až 5,5 V a využít i vlastního oscilátoru s přesností ±1 %. Za zmínku stojí též A-PMD2 pro práci s motory a v případě potřeby i rozhraní SMIF (serial memory interface), umožňující přímý přístup k vnější paměti Flash [2].

M4L: s důrazem na motory

Jestliže až dosud obě skupiny mikrokontrolérů s logem firmy Toshiba, M4H i M4V, zmiňovaly motory spíše jako bonus, poslední letní zpráva, informující o spuštění sériové výroby obvodů řady M4L, je v přehledu rovnou zařadí do sloupce „Motor Control“. TXZ+™ zůstává, stejně jako 80MHz jádro Arm^® Cortex^®‑M4 s Floating Point Unit. Vybírat budeme ze čtveřice stále kompaktních pouzder, nabízejících paměť programu 128 kB, nebo 256 kB – zde také s architekturou „dual-bank“. V prvním případě lze dále využívat i 64 kB datové Flash a k tomu pokaždé 32 kB SRAM.

Novinky umožňují hardwarové řízení jednoho motoru, zatímco na společném čipu dále integrují bezpečnostní funkce, prvky funkční bezpečnosti a řeší též aktualizace firmwaru. Vedle A-PMD2 výrobce ještě počítá s A-VE2 (Advanced Vector Engine) či A-ENC2 v případě enkodéru. Během řízení motoru zde proto hardwarové akcelerátory odlehčují procesoru od výpočetně náročných úloh a umožňují efektivní vektorové řízení (FoC) v reálném čase, zatímco snižují vytížení CPU a uvolňují další prostředky pro aplikační software. To vše v kontextu FOTA, CPRO (Chip Protection), SAM (Secure Access Memory) či NRFP (Non-Rewritable Flash Protection). Těžíme znovu z kompatibility s 3V, resp. 5V systémy a pouzder typu LQFP či VQFN o 44 až 64 vývodech, včetně 10MHz oscilátoru s jednoprocentní přesností nebo např. komparátoru pro sledování nadproudů a funkci nouzového zastavení motoru [3],[4].

Odkazy:

[1] Toshiba starts shipping engineering samples of TXZ+ Family Entry‑Class M4H Group standard microcontrollers, https://toshiba.semicon-storage.com/eu/company/news/2026/06/micro-20260526-1.html

[2] Toshiba starts shipping engineering samples of Arm^® Cortex^®‑M4 microcontrollers for system control applications, https://toshiba.semicon-storage.com/eu/company/news/2026/08/micro-20260806-1.html

[3] Toshiba begins mass production of compact Arm^® Cortex^®‑M4 microcontrollers for single-motor control applications, https://toshiba.semicon-storage.com/eu/company/news/2026/07/micro-20260730-1.html

[4] Mikrokontroléry Toshiba, https://toshiba.semicon-storage.com/eu/semiconductor/product/microcontrollers.html

robenek@dps-az.cz