M55M1K2LJAE

NuMicro^® M55M1 系列是一款新世代 AI 微控制器，提供高達 110 GOPS 的 AI 運算效能，專為終端 AI (Endpoint AI) 應用設計，例如資料辨識與智慧音訊。

M55M1 採用 220 MHz Arm^® Cortex^®-M55 32 位元核心，並整合 Arm Ethos™-U55 神經處理單元 (NPU) 作為協同處理器，加速神經網路運算。除了卓越的 AI 性能外，M55M1 還具備 DSP 擴展、Helium 向量擴展、雙精度浮點運算單元 (FPU)、兩組 16 通道 PDMA 控制器以及一組 2 通道 GDMA 控制器，非常適合需要高強度運算的嵌入式應用，例如 音訊處理、通訊、數位訊號處理、機器學習與感測器融合。

產品特色

• 靈活的記憶體與擴充選項 M55M1 系列內建最高 1.5 MB RAM 與 2 MB Flash 記憶體，並支援 OctoSPI 與 HyperBus 介面，可擴充外部 RAM 與 Flash 記憶體容量。其支援 1.71V 至 3.6V 的供應電壓範圍，工作溫度則涵蓋 -40°C 至 +105°C。
• 節能設計與強大安全性 在功耗與安全方面，M55M1 提供五種低功耗模式，並支援多種可於低功耗模式下仍能運作的周邊，包括 CCAP、DMIC、I²C、SPI、Timer、UART、ADC 與 GPIO。 此外，M55M1 內建多層次安全機制，包括：安全開機 (Secure Boot)、TrustZone^®、真隨機數產生器 (TRNG)、金鑰儲存、硬體加密加速器、竄改偵測 (Tamper Detection) 以及符合 PSA Level 2 規範，為 IoT 與嵌入式應用提供可靠防護。
• 豐富的高速通訊介面 M55M1 系列提供完整的高速通訊與周邊介面，包括 1 组 10/100 Ethernet MAC (RMII)、1 組 USB 高速 OTG (具 PD 功能，支援 USB Type-C)、1 組 USB 全速 OTG、2 組 CAN FD、1 組 I3C、4 組 I²C、2 組 QSPI、4 組 SPI/I²S、2 組 I²S、10 組 UART、1 組 USCI 、2 組 SDIO、3 組符合 ISO-7816-3 標準的智慧卡介面、1 組 PSIO、8 位元相機擷取介面 (CCAP)以及 1 組 4 通道 PDM 數位麥克風輸入 (DMIC)。
• 完整的類比與精準控制 : 在類比與控制功能方面，M55M1 系列具備 2 組 12 位元 5 Msps SAR ADC、2 組 12 位元 1 Msps 緩衝 DAC、4 組類比比較器 (ACMP)、最高 24 通道 200 MHz PWM 輸出、4 組 QEI 以及 4 組輸入捕捉單元。
• 靈活的 IDE 相容性與除錯工具 : Nuvoton 提供 NuMaker-X-M55M1D 評估板 與 Nu-Link 除錯工具。此外，M55M1 支援常用的開發環境，包括 Keil MDK、IAR EWARM、以及搭配 GNU GCC 的 Eclipse IDE。

產品型號

• Flash/SRAM (bytes)：2M / 1.5M
• M55M1R2LJAE：LQFP64 (10 × 10 mm)
• M55M1K2LJAE：LQFP128 (14 × 14 mm)
• M55M1H2LJAE：LQFP176 (24 × 24 mm)

NuMicro M55M1 系列主要功能支援表

• M55M1
  • UART：10 + 5
  • I²C：4 + 2
  • I3C：1
  • SPI：4 + 2
  • QSPI：2
  • USCI：1
  • I²S：2 + 4
  • PWM：24-ch
  • ADC：48-ch
  • DAC：2
  • ACMP：4
  • CAN FD：2
  • FS USB：1
  • HS USB：1
  • Ethernet：1
  • PSIO：8-ch
  • SDIO：2
  • Smart Card：3
  • DMIC：4-ch
  • CCAP：1
  • QEI：4
  • PDMA：32-ch

應用領域

• 人體感測
• 機器人
• 智慧玩具
• 感測器中樞 (Sensor Hub)
• 智慧家電
• 個人電腦周邊
• AIoT (人工智慧物聯網)

關鍵特性

• 操作特性 (Operating Cracteristics)
  • 電壓範圍：1.71V ~ 3.6V
  • 溫度範圍：-40°C ~ +105°C
  • ESD HBM：±3 kV
  • EFT：±4.4 kV
  • Latch Up：±200 mA
• 核心 (Core)
  • Arm Cortex-M55 核心，最高運行頻率 220 MHz
  • 支援 Arm M-profile 向量擴展 (Helium)
  • 符合 IEEE 754 的浮點運算單元 (FPU)，可進行向量與純量的半精度、單精度與雙精度浮點運算
  • Arm TrustZone 技術，內含 8 區安全記憶體保護單元與 8 區非安全記憶體保護單元
  • Arm 自訂指令 (ACI)，加速特定數學運算
  • L1 快取：16 KB 指令快取 (I-cache) 與 16 KB 資料快取 (D-cache)
• 微型神經處理單元 (Micro-NPU)
  • Arm Ethos-U55 微型神經處理單元
    • 運行頻率高達 220 MHz
    • 256 個 MACs (乘加運算單元)
    • 110 GOPS (220 MHz x 256 MACs x2)
• 記憶體 (Memories)
  • Secure Boot ROM (MaskROM)：24 KB
  • APROM Flash：2 MB（雙組，每組 1MB）
  • LDROM Flash：8 KB
  • OTP Flash：3 KB
  • XOM (僅可執行記憶體)：4 區
  • SRAM0：512 KB
  • SRAM1：512 KB
  • SRAM2：320 KB
  • SRAM3：8 KB
  • LPSRAM：8 KB
  • I-TCM：64 KB
  • D-TCM：128 KB
• 外部記憶體介面
  • SPIM（含 HyperBus 介面），支援 SPI Flash、QSPI、OSPI、HyperFlash，容量最高 32 MB，並具備 AES 即時解密功能
  • 外部匯流排介面 (EBI)，支援 8/16 位元資料寬度、i80 LCD 介面，以及最多 3 組 1 MB 記憶體
• 時鐘 (Clocks)
  • 4~32 MHz 高速外部晶振
  • 32.768 kHz 低速外部晶振
  • 48 MHz 高速內部 RC 振盪器
  • 12 MHz 高速內部 RC 振盪器（2% 偏差）
  • 1~8 MHz 高速內部 RC 振盪器
  • 32 kHz 低速內部 RC 振盪器
  • 2 組可程式化 APLL，最高 480 MHz
• 直接記憶體存取 (DMA)
  • 2 組 16 通道 PDMA 控制器
  • 1 組 2 通道 GDMA 控制器 (DMA-350)
  • 1 組 4 通道 LPPDMA 控制器
• 安全功能 (Security Functions)
  • 安全開機 (Secure Boot)
  • 金鑰衍生函數 (KDF)
  • 加解密加速器，支援 AES-256、ECC-571、SHA-512、HMAC-512、RSA-4096，以及偽隨機數產生器 (PRNG)
  • 真隨機數產生器 (TRNG)
  • 金鑰儲存模組 (Key Store)，含專用 SRAM 緩衝區
  • 4 區 XOM 僅可執行記憶體，確保程式碼安全
  • Flash 記憶體寫入保護
• 電源管理 (Power Management)
  • 動態功耗：94.5 μA/MHz（於 220 MHz 操作下）
  • 正常待機模式 (NPD4)，64 KB SRAM 保持：23.26 μA （3.0V 下操作）
  • 低功耗待機模式 (SPD1)，64 KB SRAM 保持：6.1 μA （3.0V 下操作）（可保持最高 64/128/192/256/320/384/448/512 KB SRAM）
  • 深度待機模式（RTC 開啟）：0.74 μA （3.0V 下操作）
  • RTC（V_BAT）：0.51 μA
  • 支援 Power-on reset （POR）
  • 支援 Brown-out reset（BOR）
  • 支援 Low voltage reset（LVR）
  • 內建 LDO
• 計時器與控制週邊
  • 4 組 32 位 定計時器，支援 PWM 功能
  • 2 組 32 位 低功耗定計時器，支援 PWM 功能
  • 2 組 tick 計時器
  • 1 組 24 位 倒數 SysTick timer計時器
  • 2 組 看門狗計時器
  • 2 組 視窗看門狗計時器
  • 最多 12 路增強型 PWM (EPWM) 輸出，帶有 12 個 16 位計時器
  • 最多 12 路基本型 PWM (BPWM) 輸出，帶有 2 個 16 位計時器
  • 最多 4 組增強型正交編碼器介面 (EQEI)
  • 最多 4 組增強型輸入捕捉單元 (ECAP)
• 通訊介面 (Connectivity Interfaces)
  • 最多 10 組 UART
  • 最多 1 組 LPUART
  • 最多 4 組 I²C，最高 1 Mbps
  • 最多 1 組 LPI²C，最高 1 Mbps
  • 最多 1 組 I3C，最高 25 Mbps
  • 最多 4 組 SPI/I²S
  • 最多 1 組 LPSPI
  • 最多 2 組 Quad-SPI
  • 最多 1 組 USCI（支援 UART/I²C/SPI）
  • 最多 2 組 SDIO
  • 最多 3 組 ISO-7816-3 智慧卡介面
  • 最多 2 組 I²S
  • 最多 1 組 8 通道 PSIO
  • DMIC（數位麥克風輸入），支援 4 通道 PDM 介面與語音啟動檢測 (VAD)
  • 6×8 按鍵矩陣 (KPI)
• 進階通訊功能 (Advanced Connectivity)
  • 最多 2 組 CAN FD
  • USB 2.0 高速裝置/主機/OTG 控制器（內建 DMA 與 PHY，支援 PD 功能）
  • USB 2.0 全速裝置/主機/OTG 控制器（內建 PHY，裝置模式支援免晶振）
  • 10/100 Ethernet MAC，支援 RMII 與 IEEE 1588 v2 精準時間協定
• 低功耗週邊 (Low Power Peripherals)
  • LPSRAM：8 KB
  • 最多 1 組 LPUART
  • 最多 1 組 LPI²C
  • 最多 1 組 LPSPI
  • 1 組 4 通道 LPPDMA
  • 2 組低功耗定時器, 支援 PWM 功能
  • 1 組 12位，最高 24 通道，2 Msps SAR LPADC
• 影像擷取控制器 (CCAP)
  • 解析度最高 640×480
  • 低功耗模式下支援 320×240 動態影像偵測
• 類比週邊 (Analog Peripherals)
  • 1 組 12 位，最高 24 通道，5 Msps SAR ADC
  • 1 組 12 位，最高 24 通道，2 Msps SAR LPADC
  • 最多 2 組 12 位，1 Msps buffered DAC
  • 最多 4 組類比比較器 (ACMP)
  • 內建參考電壓源
  • 內建溫度感測器
• CRC 循環冗餘計算
• 實時時鐘 (RTC)、防竄改與 VBAT 電源域
  • 支援獨立 V_BAT 電源腳位，用於 RTC 與防竄改偵測
  • 支援行事曆型 RTC
  • 備份暫存器：80 位元組
  • 防竄改偵測：6 個腳位
• I/O 功能
  • 最多支援 142 個具備中斷功能的 GPIO
  • GPIO 內建上拉 / 下拉電阻
• 96 位 唯一ID (UID)
• 128 位 唯一客戶 ID (UCID)
• 封裝 (Package)
  • 無鹵素，符合 RoHS 與 TSCA 規範
  • 腳位數：176 / 128 / 64
  • 封裝類型：LQFP / LQFP / LQFP
  • I/O 腳位數：142 / 97 / 39
  • 引腳間距：0.5 / 0.4 / 0.5
  • 封裝尺寸(mm)：24 x 24 / 14 x 14 / 10 x 10

開發環境

• 程式設計 IDE：Keil MDK, IAR, NuEclipse (GCC), VSCode
• 開發工具 IDE：NuTool PinConfigure, NuTool Pin-View, NuTool-ClockConfig, NuConsole
• 即時作業系統：FreeRTOS, Zephyr, RT-Thread
• 圖形化介面軟體庫：emWin, LVGL, Qt for MCU

開發板

• NuMaker-X- M55M1D
  • 支援的產品型號：M55M1H2LJAE、M55M1K2LJAE、M55M1R2LJAE
  • 功能：支援 USB 高速 (HS)、擴充連接器，以及 Arduino UNO 介面

技術文件

• For more details And documents, please link To Nuvoton Official Website : GO
• M55M1R2LJAE
• M55M1K2LJAE
• M55M1H2LJAE