MCX E系列是恩智浦最廣泛的5V微控制器單元 (MCU) 產品組合，為工業(yè)和家電設計帶來了可擴展的性能、內置的功能安全和長久的可靠性。

如今，人們對現(xiàn)代工業(yè)和家電系統(tǒng)的期望比以往任何時候都要高。電機需連續(xù)多年無故障運行，電源轉換系統(tǒng)必須能承受惡劣的工作條件，而每臺設備都需要防范網(wǎng)絡威脅和物理故障。顯然，要實現(xiàn)性能與安全之間的平衡絕非易事。

恩智浦新發(fā)布的MCX E31系列微控制器將改變這種局面。該系列5V MCU集內置硬件安全機制、高級信息安全和增強的可靠性于一身，可幫助工程師在不犧牲性能與可靠性的前提下，顯著加快認證流程。

為何選擇MCX E31？

團隊在構建安全關鍵型或工業(yè)系統(tǒng)時會面臨一系列反復出現(xiàn)的難題。認證工作需要工程師投入數(shù)月的時間、心血，系統(tǒng)可靠性難以在極端工作條件范圍內得到驗證。此外，許多設計仍然需要多個MCU才能同時實現(xiàn)高性能和功能安全。

MCX E31系列結構框圖

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MCX E31系列提供了一個硬件級解決方案。MCX E31正在通過TüV SüD SIL 2硬件安全等級認證 (目標認證完成時間為2026年1月)，具備邁向SIL 3的系統(tǒng)化路徑，同時集成EdgeLock安全區(qū)域，大幅簡化了安全和安保合規(guī)流程。結合高達135°C的工業(yè)級資質和10年使用壽命預期，確保持續(xù)穩(wěn)定的運行，最大限度地減少停機時間和意外現(xiàn)場故障。

MCX E31系列主要特性一覽：

160MHz Arm Cortex-M7內核，帶FPU/DSP

高達4MB閃存和512KB SRAM，均帶ECC保護

EdgeLock安全區(qū)域，通過PSA 2級認證

集成電源轉換與電機控制 (PCMC) 子系統(tǒng)

多達6個CAN FD和10/100Mbps以太網(wǎng)，支持TSN

高密度QFP選項可在相同封裝尺寸下將I/O數(shù)量翻倍，以擴展連接

-40°C至135°C的擴展工業(yè)溫度范圍，具備10年使用壽命預期

支持FRDM-MCXE31B開發(fā)板，配備MCUXpresso SDK和應用代碼中心

解決嵌入式系統(tǒng)開發(fā)難題

現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)面臨著日益增長的壓力，不僅要提供高性能，還需具備經驗證的安全性、長久可靠性以及簡化的設計流程。

MCX E31系列直面這些挑戰(zhàn)，通過硬件級創(chuàng)新來簡化認證流程、增強系統(tǒng)韌性，并減少對多個MCU的需求。以下是MCX E31產品組合如何幫助解決工業(yè)和家電開發(fā)中棘手難題的詳細說明。

為安全認證做好準備

MCX E31并非僅僅依賴通過認證的庫，而是在芯片層面集成安全功能。程序流監(jiān)測、冗余看門狗和錯誤報告等功能共同構建了硬件級安全基礎，從而加快認證流程并降低系統(tǒng)的IEC 61508合規(guī)證明成本。

堅固耐用，持久可靠

可靠性的一方面是耐溫性，但這并非全部。工程師還需要能夠防范數(shù)據(jù)損壞和不可預測故障的機制。因此，MCX E31在閃存和靜態(tài)隨機存取存儲器 (SRAM) 上配備了糾錯碼 (ECC)，提供時鐘與電源監(jiān)測、以及具備可編程系統(tǒng)響應的故障收集功能。無論系統(tǒng)處于何種壓力之下，其數(shù)據(jù)完整性和可預測的系統(tǒng)行為都能確保設備安全運行，避免意外停機。

功能更強，MCU更少

與采用Arm Cortex-M4F內核的MCX E24相比，MCX E31通過其160MHz的Arm Cortex-M7內核，為計算密集型應用提升了性能。而且更進一步，它還直接集成了專用的電機控制與電源轉換子系統(tǒng)、以太網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡 (TSN) 以及6個CAN FD接口。通過將高性能計算、混合信號控制和強大的網(wǎng)絡功能相結合，MCX E31實現(xiàn)了原本需要多個器件才能構建的整合型系統(tǒng)架構。

MCX E31：工業(yè)系統(tǒng)的“芯”引擎

MCX E31系列并非普通的微控制器，而是驅動下一代更安全、更智能、互聯(lián)程度更高的工業(yè)系統(tǒng)的引擎。以下內容展現(xiàn)了MCX E31如何幫助開發(fā)人員突破極限：

工業(yè)自動化和機器人

從高速輸送分揀器到精密機器人及無人機，MCX E31憑借其160MHz Cortex-M7內核和集成的電機控制子系統(tǒng)，在單個芯片上實現(xiàn)了復雜的運動控制、實時安全功能和高級網(wǎng)絡功能。支持6路CAN FD總線和以太網(wǎng)TSN，提升整個工廠車間的可靠性并降低停機時間。

智能能源與電源轉換

無論是在開發(fā)家用或工業(yè)用儲能系統(tǒng)，還是分布式電池系統(tǒng)，MCX E31內置的電源轉換加速器和堅固的安全特性都能助力您的設計在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運行，提供更長的正常運行時間，并更快地獲得安全認證。

安全家電與工具

想象一下經久耐用的暖通空調、熱泵、鍋爐和電動工具。MCX E31擁有更寬的溫度范圍和SIL 2硬件完整性，即使在惡劣的環(huán)境中也能提供數(shù)年可靠、安全的運行。

醫(yī)療、交通及其他領域

從醫(yī)療泵和呼吸機到公共交通控制系統(tǒng)，MCX E31專為滿足國際公認的安全標準(IEC60601、EN50128和IEC61511) 而設計。因此，您所打造的不僅是設備，更是信任的基石、安全的承諾與心安的守護。

內置的差異化優(yōu)勢

大多數(shù)同類MCU通過在通用芯片上疊加經過認證的軟件庫來實現(xiàn)功能安全。這種方法存在不足，因為它增加了系統(tǒng)復雜性，并將更多的認證負擔轉移給了設計團隊。

MCX E31則截然不同，其硬件設計本身已包含安全性，具備TüV認證的SIL 2安全等級和系統(tǒng)化SIL 3實現(xiàn)能力。有了它，工程師可獲得更堅實的合規(guī)基礎，減少對外部安全機制的需求。

為了進一步支持安全關鍵型應用，MCX E31包含一套全面的安全使能套件，其中包括：

存儲器測試庫，用于補充ECC覆蓋范圍，實現(xiàn)實時存儲器診斷。

CPU內置自檢 (BIST) 能力，確保持續(xù)的處理器完整性。

安全文檔和分析報告，以簡化集成和認證工作。

其他解決方案還通常依賴于采用率較低的處理器架構，這限制了生態(tài)系統(tǒng)支持和長期可擴展性。相比之下，MCX E31基于獲得廣泛支持的Arm Cortex-M7內核構建，消除了入門障礙。因此，MCX E31更易于集成，能獲得工具鏈更好的支持，并且更能適應未來的設計需求。

完善的開發(fā)支持

為了幫助工程師更快地從概念過渡到部署，MCX E31系列已推出FRDM-MCXE31B開發(fā)板。該解決方案提供了一個模塊化且易于使用的平臺，讓您能立即體驗器件的各項外設與子系統(tǒng)。特性包括：

Arm Cortex-M7內核，運行頻率高達160MHz

板載支持TSN的10/100Mbps以太網(wǎng)，以及3個CAN FD物理層接口與連接器

Arduino、MikroBUS和PMOD連接器，用于連接擴展板與外設板

集成加速度傳感器、磁控開關和8MB外部SPI閃存

USB Type-C供電，支持3.3V或5V可選工作電壓，以及串行線調試/微控制器單元鏈接 (SWD/MCU-Link)

與MCUXpresso軟件和工具相結合，該解決方案提供優(yōu)化的驅動程序、中間件以及持續(xù)更新的認證庫，從而簡化啟動流程，縮短開發(fā)周期。當需要加速開發(fā)時，補充性應用代碼中心 (ACH)提供超過140個即用型示例與教程，其中包括專為MCX E31定制的安全與連接用例。

FRDM-MCXE31B開發(fā)板

安全就緒支持

除了傳統(tǒng)的使能工具，MCX E31還通過以下方式加速安全應用的開發(fā)：

基礎支持包，包含必要的庫和文檔，助力快速啟動定制安全應用。

FuSa開發(fā)包 (行業(yè)獨有)，包含一個正在申請TüV認證的安全軟件框架 (SAF)，該框架可實現(xiàn)芯片運行所需的基本安全功能。此套件由恩智浦提供許可，能幫助客戶顯著節(jié)省時間、成本和工程投入。

已加入恩智浦的Safe Assure計劃，開發(fā)人員可訪問更廣泛的安全技術社區(qū)，獲得恩智浦的直接技術支持，加強跨產品組合的功能安全協(xié)作。

MCX E31的優(yōu)勢

總而言之，MCX E31系列集多種獨特優(yōu)勢于一身：

內置功能安全，正在申請TüV的SIL 2硬件安全等級認證，具備系統(tǒng)化SIL 3能力，并配備功能安全開發(fā)包。

長久的可靠性，產品資質認證溫度高達135°C，并確保在105°C的環(huán)境溫度下具備10年的使用壽命。

高性能計算，搭載160MHz Arm Cortex-M7內核和集成的電機控制子系統(tǒng)。

豐富的連接，配備6個CAN FD接口和支持TSN的10/100Mbps以太網(wǎng)。

通過EdgeLock安全區(qū)域實現(xiàn)安全運行，通過PSA 2級認證

無論您正在設計工業(yè)自動化系統(tǒng)、能源系統(tǒng)還是高端家電，MCX E31系列都能助您加速產品認證、簡化系統(tǒng)設計并最大限度地提高長期性能。

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本文作者

Raphael Apfeldorfer，恩智浦半導體工業(yè)邊緣MCX產品團隊產品市場經理。Raphael A是一位技術型市場專家，現(xiàn)任恩智浦半導體工業(yè)邊緣MCX產品線市場經理。他擁有豐富的無線通信與半導體行業(yè)背景，曾在應用工程與市場推廣領域積累了深厚經驗，擁有Supelec與佐治亞理工學院的電氣工程碩士學位。