作者
Raphael Apfeldorfer
Raphael A是一位技术型市场专家，现任恩智浦半导体工业边缘MCX产品线市场经理。他拥有丰富的无线通信与半导体行业背景，曾在应用工程与市场推广领域积累了深厚经验，拥有Supelec与佐治亚理工学院的电气工程硕士学位。
全新MCX E31系列：赋能更安全、更智能的工业系统
MCX E系列是恩智浦最广泛的5V微控制器单元(MCU)产品组合，为工业和家电设计带来了可扩展的性能、内置的功能安全和长久的可靠性。
如今，人们对现代工业和家电系统的期望比以往任何时候都要高。电机需连续多年无故障运行，电源转换系统必须能承受恶劣的工作条件，而每台设备都需要防范网络威胁和物理故障。显然，要实现性能与安全之间的平衡绝非易事。
恩智浦新发布的MCX E31系列微控制器将改变这种局面。该系列5V MCU集内置硬件安全机制、高级信息安全和增强的可靠性于一身，可帮助工程师在不牺牲性能与可靠性的前提下，显著加快认证流程。
为何选择MCX E31？
团队在构建安全关键型或工业系统时会面临一系列反复出现的难题。认证工作需要工程师投入数月的时间、心血，系统可靠性难以在极端工作条件范围内得到验证。此外，许多设计仍然需要多个MCU才能同时实现高性能和功能安全。
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MCX E31系列提供了一个硬件级解决方案。MCX E31正在通过TÜV SÜD* SIL 2硬件安全等级认证，具备迈向SIL 3的系统化路径，同时集成EdgeLock安全区域，大幅简化了安全和安保合规流程。结合高达135°C的工业级资质和10年使用寿命预期，确保持续稳定的运行，最大限度地减少停机时间和意外现场故障。
主要特性一览：
- 160MHz Arm® Cortex®-M7内核，带FPU/DSP
- 高达4MB闪存和512KB SRAM，均带ECC保护
- EdgeLock安全区域，通过PSA 2级认证
- 集成电源转换与电机控制(PCMC)子系统
- 多达6个CAN FD和10/100Mbps以太网，支持TSN
- 高密度QFP选项可在相同封装尺寸下将I/O数量翻倍，以扩展连接
- -40°C至135°C的扩展工业温度范围，具备10年使用寿命预期
- 支持FRDM-MCXE31B开发板，配备MCUXpresso SDK和应用代码中心
为您解决的难题
现代嵌入式系统面临着日益增长的压力，不仅要提供高性能，还需具备经验证的安全性、长久可靠性以及简化的设计流程。MCX E31系列直面这些挑战，通过硬件级创新来简化认证流程、增强系统韧性，并减少对多个MCU的需求。以下是MCX E31产品组合如何帮助解决工业和家电开发中棘手难题的详细说明。
为安全认证做好准备
MCX E31并非仅仅依赖通过认证的库，而是在芯片层面集成安全功能。程序流监测、冗余看门狗和错误报告等功能共同构建了硬件级安全基础，从而加快认证流程并降低系统的IEC 61508合规证明成本。
坚固耐用，持久可靠
可靠性的一方面是耐温性，但这并非全部。工程师还需要能够防范数据损坏和不可预测故障的机制。因此，MCX E31在闪存和静态随机存取存储器(SRAM)上配备了纠错码(ECC)，提供时钟与电源监测、以及具备可编程系统响应的故障收集功能。无论系统处于何种压力之下，其数据完整性和可预测的系统行为都能确保设备安全运行，避免意外停机。
功能更强，MCU更少
与采用Arm Cortex-M4F内核的MCX E24相比，MCX E31通过其160MHz的Arm Cortex-M7内核，为计算密集型应用提升了性能。而且更进一步，它还直接集成了专用的电机控制与电源转换子系统、以太网时间敏感网络(TSN)以及6个CAN FD接口。通过将高性能计算、混合信号控制和强大的网络功能相结合，MCX E31实现了原本需要多个器件才能构建的整合型系统架构。
MCX E31的卓越之处：实际影响
MCX E31系列并非普通的微控制器，而是驱动下一代更安全、更智能、互联程度更高的工业系统的引擎。以下内容展现了MCX E31如何帮助开发人员突破极限：
工业自动化和机器人：
从高速输送分拣器到精密机器人及无人机，MCX E31凭借其160MHz Cortex-M7内核和集成的电机控制子系统，在单个芯片上实现了复杂的运动控制、实时安全功能和高级网络功能。支持6路CAN FD总线和以太网TSN，提升整个工厂车间的可靠性并降低停机时间。
智能能源与电源转换：
无论是在开发家用或工业用储能系统，还是分布式电池系统，MCX E31内置的电源转换加速器和坚固的安全特性都能助力您的设计在恶劣环境下稳定运行，提供更长的正常运行时间，并更快地获得安全认证。
安全家电与工具：
想象一下经久耐用的暖通空调、热泵、锅炉和电动工具。MCX E31拥有更宽的温度范围和SIL 2硬件完整性，即使在恶劣的环境中也能提供数年可靠、安全的运行。
医疗、交通及其他领域：
从医疗泵和呼吸机到公共交通控制系统，MCX E31专为满足国际公认的安全标准(IEC60601、EN50128和IEC61511)而设计。因此，您所打造的不仅是设备，更是信任的基石、安全的承诺与心安的守护。
内置的差异化优势
大多数同类MCU通过在通用芯片上叠加经过认证的软件库来实现功能安全。这种方法存在不足，因为它增加了系统复杂性，并将更多的认证负担转移给了设计团队。
MCX E31则截然不同，其硬件设计本身已包含安全性，具备TÜV认证的SIL 2安全等级和系统化SIL 3实现能力。有了它，工程师可获得更坚实的合规基础，减少对外部安全机制的需求。
为了进一步支持安全关键型应用，MCX E31包含一套全面的安全使能套件，其中包括：
- 存储器测试库，用于补充ECC覆盖范围，实现实时存储器诊断。
- CPU内置自检(BIST)能力，确保持续的处理器完整性。
- 安全文档和分析报告，以简化集成和认证工作。
其他解决方案还通常依赖于采用率较低的处理器架构，这限制了生态系统支持和长期可扩展性。相比之下，MCX E31基于获得广泛支持的Arm Cortex-M7内核构建，消除了入门障碍。因此，MCX E31更易于集成，能获得工具链更好的支持，并且更能适应未来的设计需求。
完善的开发支持
为了帮助工程师更快地从概念过渡到部署，MCX E31系列已推出FRDM-MCXE31B开发板。该解决方案提供了一个模块化且易于使用的平台，让您能立即体验器件的各项外设与子系统。特性包括：
- Arm Cortex-M7内核，运行频率高达160MHz
- 板载支持TSN的10/100Mbps以太网，以及3个CAN FD物理层接口与连接器
- Arduino、MikroBUS和PMOD连接器，用于连接扩展板与外设板
- 集成加速度传感器、磁控开关和8MB外部SPI闪存
- USB Type-C供电，支持3.3V或5V可选工作电压，以及串行线调试/微控制器单元链接(SWD/MCU-Link)
与MCUXpresso软件和工具相结合，该解决方案提供优化的驱动程序、中间件以及持续更新的认证库*，从而简化启动流程，缩短开发周期。当需要加速开发时，补充性应用代码中心(ACH)提供超过140个即用型示例与教程，其中包括专为MCX E31定制的安全与连接用例。
安全就绪支持
除了传统的使能工具，MCX E31还通过以下方式加速安全应用的开发：
- 基础支持包，包含必要的库和文档，助力快速启动定制安全应用。
- FuSa开发包(行业独有)，包含一个正在申请TÜV认证的安全软件框架(SAF)*，该框架可实现芯片运行所需的基本安全功能。此套件由恩智浦提供许可，能帮助客户显著节省时间、成本和工程投入。
- 已加入恩智浦的Safe Assure计划，开发人员可访问更广泛的安全技术社区，获得恩智浦的直接技术支持，加强跨产品组合的功能安全协作。
MCX E31的优势
总而言之，MCX E31系列集多种独特优势于一身：
- 内置功能安全，正在申请TÜV的SIL 2硬件安全等级认证*，具备系统化SIL 3能力，并配备功能安全开发包。
- 长久的可靠性，产品资质认证温度高达135°C，并确保在105°C的环境温度下具备10年的使用寿命。
- 高性能计算，搭载160MHz Arm Cortex-M7内核和集成的电机控制子系统。
- 丰富的连接，配备6个CAN FD接口和支持TSN的10/100Mbps以太网。
- 通过EdgeLock安全区域实现安全运行，通过PSA 2级认证
无论您正在设计工业自动化系统、能源系统还是高端家电，MCX E31系列都能助您加速产品认证、简化系统设计并最大限度地提高长期性能。
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*目标认证完成时间为2026年1月。