目前微控制器(MCU)已被廣泛設(shè)計在汽車、消費電子、計算機、通信等終端市場,且應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴大。市場調(diào)研機構(gòu)普遍預(yù)測MCU未來幾年將保持穩(wěn)定增長走勢,預(yù)計今年的產(chǎn)值將達155億美元,年增長率約2.3%,出貨量則近191億顆,年增長率10%,創(chuàng)歷史新高。
32位MCU是大勢所趨,飛思卡爾Kinetis E系列應(yīng)運而生
從MCU的規(guī)格來看,隨著ARM Cortex-M系列處理器內(nèi)核的推出,32位MCU產(chǎn)品在功耗、價格,以及代碼密度、中斷處理、位處理能力和工具整合等性能方面的優(yōu)勢越來越明顯,對8位/16位MCU產(chǎn)品的替代也在不斷加速??梢哉fARM架構(gòu)處理器將32位MCU帶入更多傳統(tǒng)的8位/16位MCU的應(yīng)用領(lǐng)域,引領(lǐng)著MCU市場格局的變革。數(shù)據(jù)顯示,從2010年開始,32位MCU產(chǎn)品的需求開始明顯增長,增速是8位MCU產(chǎn)品的3倍左右。預(yù)計到2017年,32位MCU產(chǎn)品將反超8位MCU產(chǎn)品,占全球MCU市場的50%強。
對現(xiàn)有的家用電器以及一些高噪聲環(huán)境下運行的設(shè)備,一方面隨著智能化、互聯(lián)以及節(jié)能降耗等需求的加強,現(xiàn)有眾多設(shè)備的能效要求日益提高,傳統(tǒng)8位/16位MCU的性能逐漸不能滿足應(yīng)用需求,設(shè)計人員常常需要多個MCU來完成一個系統(tǒng)設(shè)計。為此,用32位MCU取代8位/16位MCU是大勢所趨;而另一方面,現(xiàn)有32位MCU一直以來都以3.6V、1.2V這樣的低電壓運行,在高噪聲和強電氣干擾的環(huán)境下甚至很多家用電器中其穩(wěn)定性和可靠性受到考驗,往往不能滿足系統(tǒng)設(shè)計的需要。
為此,繼率先推出基于ARM Cortex-M0+處理器的32位MCU產(chǎn)品Kinetis L系列之后,近日,飛思卡爾再次宣布推出業(yè)界首款基于ARM Cortex-M0+處理器的5V 32位MCU產(chǎn)品Kinetis E系列。作為新一代 MCU解決方案,Kinetis E系列特別增強了ESD/EMC 性能,具有強大的系統(tǒng)電磁抗噪能力(過去只有8位/16位MCU具有這種能力),同時提供高效率和最佳代碼密度,廣泛適用于強電氣干擾環(huán)境下對成本、高可靠性有特殊要求的應(yīng)用場合。
Kinetis E系列主要技術(shù)特點
Kinetis E系列的目標應(yīng)用包括家用電器、電機控制風機、計量/PLC、后備式UPS、工業(yè)轉(zhuǎn)換器以及其他通常在高噪聲環(huán)境運行的設(shè)備。該系列產(chǎn)品的工作電壓提高到5V,且具備增強的ESD/EMC保護特性,大大提升了產(chǎn)品的抗噪性和可靠性。此外,Kinetis E系列與飛思卡爾8位S08家族引腳兼容,開發(fā)人員可輕松進行設(shè)計遷移。Kinetis E系列大間距封裝選件和高靜電放電保護性能支持單層板設(shè)計,也減少其他電路保護組件的需求,從而降低系統(tǒng)成本。
Kinetis E系列首批推出的KE02子系列包括10個型號的產(chǎn)品,引腳與整個E系列兼容。這一子系列擁有一系列強大的外設(shè),其中包含模擬、通信、定時器與控制等,同時也有多種規(guī)格的閃存和封裝選項。該系列是提供低功耗、高耐用性和高能效的MCU產(chǎn)品,為開發(fā)人員提供合適的入門級32 位解決方案。其一般特性包括:
32位ARM Cortex-M0+內(nèi)核
可擴展的內(nèi)存,從8 K B flash/1KB SRAM到128KB flash/16KB SRM
精密的混合信號功能,帶有片上模擬比較器和12位ADC
功能強大的定時器,適用于廣泛的應(yīng)用,包括電機控制
UART,SPI,I2C等串行通信接口
內(nèi)置看門狗和可編程CRC模塊,具有較高的安全性
單一電源(2.7~5.5V),有完整的功能fash編程/擦除/讀操作
環(huán)境操作溫度范圍:-
40℃~105℃
Kinetis E系列為嵌入式產(chǎn)品開發(fā)帶來新契機
作為多年潛心于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計的權(quán)威專家,蘇州大學計算機科學與技術(shù)學院的王宜懷教授談到Kinetis E系列的諸多技術(shù)亮點,包括:
5V供電,抗干擾性強、EMC性能好,為家電、工控、電機控制、電源逆變等開發(fā)提供新契機。Kinetis E系列MCU為5V供電(寬電壓2.7V~5.5V),與目前國內(nèi)許多家用電器、工業(yè)控制、電機驅(qū)動等使用的芯片供電方式一致,便于這類產(chǎn)品的升級換代;該系列的內(nèi)核為32位ARM Coretex-M0+,速度快、性能高、功耗低;該系列MCU具有性能卓越、價位低、可靠性高、EMC性能好等特點,將逐步取代和覆蓋5V供電的8位/16位微控制器的產(chǎn)品領(lǐng)域,為提升質(zhì)優(yōu)價廉的嵌入式產(chǎn)品開發(fā)提供核心。
精心設(shè)計的引腳冗余分布簡化了外部硬件設(shè)計。Kinetis E系列的引腳分布、配置與GPIO具有鮮明特點,方便應(yīng)用。例如,各邊有電源與地引腳引出,有利于電流平衡,提高穩(wěn)定性;引腳復用冗余分布,方便了硬件設(shè)計,引腳配置模塊實現(xiàn)引腳的自定義配置。例如,UART0,可在LQFP封裝的兩邊或三邊引腳中任選一個,為硬件布線提供便利;大部分GPIO引腳具有上拉、下拉、不拉、中斷使能設(shè)置,部分GPIO引腳還可設(shè)置成高驅(qū)動能力輸出。
Kinetis E系列的Flash模塊解決了擦寫不穩(wěn)定性問題,擦寫期間允許中斷。與早期Flash模塊不同,可不需要把擦寫代碼移入RAM區(qū),方便了編程;同時,擦寫Flash期間,通過設(shè)置,可允許中斷,使得Flash存儲器可以作為EEPROM使用。這些特點,在以前的MCU及其他一些類似MCU是沒有做到的,為實際應(yīng)用提供了很大便利。同時,該系列MCU本身又內(nèi)含256B的EEPROM。
具有許多獨特的應(yīng)用便利特性。內(nèi)置溫度傳感器可以作為測定芯片溫度使用;內(nèi)含12位A/D,為一些應(yīng)用提供便利;豐富的內(nèi)部模塊,節(jié)省了大量外擴電路,為降低目標產(chǎn)品硬件成本,提高硬件穩(wěn)定性提供了技術(shù)基礎(chǔ);多種時鐘源選擇、多種低功耗模式、32.768Khz時鐘源等,為實際應(yīng)用提供更多選擇。若需掉電的時間仍然運行,可直接使用內(nèi)部RTC模塊(外接電池供電),可省去外接時鐘芯片。
具有優(yōu)越的軟硬件復用基礎(chǔ)。Kinetis E系列是Freescale的Kinetis大家族成員之一,具有許多共同特點,為軟件復用、硬件復用、產(chǎn)品升級與維護、性能優(yōu)化等提供了契機,為降低研發(fā)成本、提高研發(fā)效率提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
王教授也列舉了Kinetis E系列的典型解決方案,包括《采用Kinetis E系列研發(fā)家用掃地機器人》、《采用Kinetis E系列研發(fā)草坪割草智能機》、《電動自行車電機控制器》、《太陽能逆變控制系統(tǒng)》等,從家用電器、電動車到能源控制,Kinetis E系列的應(yīng)用范圍十分廣泛。
提供強大的生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計支持
借ARM強大的生態(tài)系統(tǒng),飛思卡爾可為Kinetis E系列MCU的用戶提供一流的硬件和軟件開發(fā)工具的支持,包括FRDM-KE02Z Freescale Freedom開發(fā)平臺、Code Warrior, S/W peripheral driver library - SDK, Processor Expert軟件以及軟件開發(fā)工具包,可輕松訪問樣本軟件庫。采用低成本Freescale Freedom開發(fā)平臺,用戶可以輕松、快速評估并原型設(shè)計飛思卡爾MCU。
此外還為客戶提供現(xiàn)成軟件、工具和培訓,以及合作伙伴開發(fā)的解決方案,如IAR Embedded Workbench和Keil MDK-ARM微控制器開發(fā)工具包。 其他開發(fā)資源還包括具有高性能和最佳功率效率的中間件和軟件庫。