Expansiunea familiei K20: K21 și K22.
Portofoliul Kinetis ARM®Cortex™ MCU de la Freescale Semiconductor este format din mai multe serii cu familii de microcontrolere, care sunt compatibile ca hardware și software cu ARM®Cortex™-M0+ și ARM®Cortex™-M4 MCU. Având performanțe excepționale de mică putere, scalabilitatea memoriei și funcții integrate, familiile variază, prin numărul și
nivelele de complexitate ale caracteristicilor, de la entry-level ARM®Cortex™-M0+ Kinetis L la înalte performanțe și ample caracteristici ale ARM®Cortex™-M4 Kinetis K și includ o gamă largă de funcții analogice, de comunicație, HMI, conectivitate și caracteristici de securitate.
Toate microcontrolerele Kinetis sunt susținute de un hardware Freescale și parte cuprinzătoare de la terți parteneri pentru hardware și sistemul de activare a software-ului care reduce costurile de dezvoltare și de timp.
Freescale Semiconductor produce Seria Kinetis K de microcontrolere care conține mai mult de 200 de microcontrolere compatibile între ele, dar și cu altă serie (Kinetis L) bazată pe arhitectură ARM®Cortex™-M4 core pe 32 biți, având performanţe înalte de calcul, consum redus de energie și o varietate de încapsulări pentru a fi integrate în orice aplicație. Microcontrolerele Kinetis K diferă între ele la gradul de complexitate, dar au caracteristici scalabile, posibilitatea de integrare în aplicații deja verificate, conectivitate prin interfețe de comunicație, interfețe HMI şi modalități de asigurare a securității datelor. Caracteristicile răspund cerințelor actuale pentru aparate cu gabarit mic, portabile, consumatoare de energie extrem de puțină pentru a prelungi viața bateriilor și fiabilitate foarte mare. Freescale folosește experiența solidă, acumulată în decenii de proiectare și producție de dispozitive semiconductoare, pentru ca utilizatorii să reducă costurile proiectării și să mărească viteza de lansare pe piață a produselor noi, printr-un design eficient.
Seria Kinetis K cuprinde în prezent 7 familii de microcontrolere în continuă dezvoltare, care au caracteristici ce permit dezvoltarea rapidă de aplicații, sprijinind dezvoltarea de noi aparate și dispozitive de consum, de uz medical, în domeniile cu medii dure din autovehicule și controlul de procese industriale. Microcontrolerele conțin o varietate de convertoare multiple de semnale, efectuând conversii de mare precizie (16-biți) A/D și D/A, amplificatoare programabile (PGA) și arii de memorie nevolatile cu diverse capacități ce pot fi folosite ca memorii de lucru și de program. Aceste funcționalități foarte variate permit proiectanților să selecteze microcontrolerul din familia care corespunde aplicației. Seria de microcontrolere Kinetis K este însoțită de o platformă puternică și eficientă de dezvoltare de aplicații și testare de programe, numită Freescale Tower System ce conține module open source standardizate ca dimensiuni, conectoare și semnale, fabricate de Freescale și de terțe firme aflate în colaborare cu Freescale. Aceste module oferă funcții de achiziție și conversie a semnalelor, de prelucrare, interfețe de afișare, de conectare a senzorilor, de comunicație și multe altele, fiind însoțite de documentații detaliate, note de aplicații și programe pentru dezvoltare de aplicații. Colecția de module de control pentru Freescale Tower System cuprinde module bazate pe microcontrolere Kinetis. Seria Kinetis este însoțită de pachete de programe performante: MQX RTOS – Sistem de Operare în Timp Real și CodeWarrior IDE (Integrated Development Environment – Mediu de Dezvoltare Integrat), Processor Expert – autogenerator de cod şi are un sprijin larg de la alte firme mari ca IAR Systems, Keil, Green Hills şi alţi parteneri ce contribuie la dezvoltarea colecției de module pentru Tower System.
Seria Kinetis K este parte a programului Freescale Energy Efficient Solutions care are ca țintă minimizarea consumului de energie prin combinarea arhitecturii platformelor și a tehnologiilor de circuit, a software-ului de sistem și de aplicații, pentru a se realiza produse cu performanțe înalte cu un consum energetic cât mai mic. În plus, se asigură prin programul Freescale Product Longevity ca produsele pentru segmentele auto și medical să fie disponibile minimum 15 ani, iar pentru toate celelalte segmente se va asigura o gamă largă de dispozitive disponibile pentru minimum 10 ani. Componentele noi care se adaugă familiei păstrează compatibilitatea semnalelor și a pinilor încapsulării pentru o integrare rapidă în proiecte existente și scurtarea timpului de lansare pe piață a noilor produse.
Seria Kinetis K are următoarele familii MCU, ce diferă prin suita de funcții înglobate, capacitatea memoriei și încapsulare:
• K10 Baseline MCU
• K20 USB MCU
• K30 Segment LCD MCU
• K40 USB & Segment LCD MCU
• K50 Measurement MCU
• K60 Ethernet Crypto MCU
• K70 grafic LCD MCU
K10
Familia de microcontrolere Kinetis K10 este punctul de intrare în portofoliul seriei Kinetis K. Dispozitivele pornesc de la memoria de 32KB flash, o capsulă QFM de 32-pini de mici dimensiuni, 5mm × 5mm, ajungând la memoria de 1MB într-o capsulă MAPBGA 144-pini, cu o suită bogată de periferice analogice, de comunicație, timing și control. Familia K10 are o mare densitate de memorie și include o unitate de calcul single precision floating point și un controler de memorie cu arhitectură NAND flash. Compatibilitatea la pini, modurile de lucru flexibile pentru consum redus (low-power) și memoria inovatoare FlexMemory ajută la rezolvarea problemelor la implementarea într-un sistem.
K20
Familia de microcontrolere Kinetis K20 este compatibilă la pini, la periferice și software cu familia K10 MCU și include o interfață de comunicație de mare viteză (full and high speed) USB 2.0 On-The-Go având capabilitatea de detectare a unui dispozitiv de încărcare a unei baterii prin portul USB. Dispozitivele K20 MCU au memoria pornind de la 32 KB flash, într-o capsulă QFM 32-pini de mici dimensiuni (5mm × 5mm), ajungând la memoria de 1MB într-o capsulă MAPBGA 144-pini cu o suită largă de periferice analogice, de comunicație, timing și control. Familia K20 are o mare densitate de memorie și include o unitate de calcul single precision floating point și un controler de memorie cu arhitectură NAND flash.
K30
Familia de microcontrolere Kinetis K30 are la bază structura familiei K10 MCU, având în plus un controler low-power, flexibil ca funcții pentru a comanda un display LCD cu până la 320 segmente. Dispozitivul pornește de la memoria 64 KB flash, în capsula LQFN 64-pini și ajunge până la memoria de 512 KB, în capsula MAPBGA 144-pini, având o mare densitate de memorie și incluzând o unitate de calcul single precision floating point și un controler de memorie cu arhitectură NAND flash.
K40
Familia de microcontrolere Kinetis K40 este compatibilă la pini, periferice și software cu familia K10 MCU la care se adaugă interfața de viteză (full-speed) USB 2.0 On-The-Go având capabilitatea de a detecta un dispozitiv cuplat pentru încărcarea unei baterii prin portul USB. Are în plus un controler low-power, flexibil ca funcții ce pot fi programate pentru a comanda un display LCD cu până la 320 segmente. Dispozitivul pornește de la memoria de 64 KB flash, în capsula LQFN 64-pini și se extinde până la memoria de 512 KB, în capsula MAPBGA 144-pini, cu o suită bogată de periferice analogice, timing și control.
K50
Familia de microcontrolere Kinetis K50 este compatibilă la pini, periferice și software cu alte microcontrolere din seria Kinetis K și oferă proiectanților un instrument puternic, numit Analog Measurement Engine, ce constă în amplificatoare operaționale și trans-impedanță, convertoare Analog/Digitale (ADC) de înaltă rezoluție și module Digital/Analogice (DAC).
Familia K50 are caracteristicile protocolului IEEE®1588 Ethernet, dezvoltat pentru a sincroniza rapid ceasurile din rețea (care au precizii diferite), cu rezoluție și stabilitate la nivel de microsecundă. Protocolul IEEE 1588 a fost proiectat pentru implementare low-cost și întreținere simplă în rețelele Ethernet, iar Freescale a început să echipeze procesoarele cu hardware timestamp începând din anul 2007. Familia Kinetis K50 MCU are criptare hardware (hardware encryption), interfață de viteză (full-speed) USB 2.0 On-The-Go ce poate detecta un dispozitiv de încărcare a unei baterii prin USB, având în plus un controler low-power, flexibil ca funcții pentru a comanda un display LCD cu până la 320 segmente. Dispozitivul K50 MCU pornește de la memoria de 128 KB flash, în capsula LQFN 64-pini, și se extinde până la memoria de 512 KB, în capsula MAPBGA 144-pini.
K60
Familia Kinetis K60 include protocolul IEEE®1588 Ethernet și hardware encryption, capabilitatea de detectare a intervenției neautorizate în memorie (tamper detect), interfața de viteză (full-and high-speed) USB 2.0 On-The-Go ce poate detecta un dispozitiv de încărcare de baterie prin port USB, având în plus un controler low-power cu funcții flexibile pentru a comanda un display LCD cu până la 320 segmente.
Dispozitivul pornește de la memoria de 256 KB flash, în capsula LQFN 100-pini, și se extinde până la memoria de 512 KB, în capsula MAPBGA 256-pini, cu o suită bogată de periferice analogice, timing și control.
Familia Kinetis K60 are o mare densitate de memorie și include o unitate de calcul single precision floating point, un controler NAND flash și un controler DRAM.
K70
Familia de microcontrolere Kinetis K70 include memoria 512KB -1MB flash, o unitate de calcul single precision floating point, controler pentru LCD grafic, interfața de viteză (full-and high-speed) USB 2.0 On-The-Go ce are capabilitatea de a detecta un dispozitiv de încărcare a bateriei prin USB, protocol IEEE®1588 Ethernet și hardware encryption, capabilitatea de tamper detect, controler NAND flash. Dispozitivele K70 MCU în capsula MAPBGA 256-pini includ un DRAM controler pentru expansiunea sistemului.
Familia Kinetis K70 este disponibilă în capsule MAPBGA 196-pini și 256-pini.
Sub-familia K21
Sub-familia K21 cuprinde microcontrolerele
MK21DX128VMC5, MK21DX256VMC5 şi MK21DN512VMC5.
Noile microcontrolere pe baza nucleului Cortex ™-M4 extind portofoliul cel mai scalabil de dispozitive low-power păstrând în același timp compatibilitate completă pentru software, hardware și instrumente de dezvoltare. Aceste MCU-uri sunt optimizate în continuare pentru aplicații sensibile la cost, care necesită consum redus de energie și de procesare eficientă și, opțional, cu detectare de intervenție neautorizată (tamper detect) și caracteristici de securitate. Acestea oferă, de asemenea, memorie încorporată de la 192 KB la 512 KB flash și opțional 64 KB FlexNVM, în capsule de dimensiuni reduse, cu număr mic de pini, LQFP 48-pini și MAPBGA 81-pini.
Caracteristici
Low-Power
• 11 moduri de low-power, controlând puterea și ceasul pentru activitate periferică optimă și timpi de revenire, trezire de la modul Stop în 4 μs.
• Memorie plină și funcționarea părții analogice până la 1,71volți pentru a extinde viața bateriei.
• Unitate de trezire cu curenți foarte mici (low-leakage), cu până la opt module interne și 16 pini ca sursă de trezire, în modurile low-leakage stop (LLS) / very low-leakage
stop (VLLS).
• Timer cu consum redus de energie pentru funcționarea continuă a sistemului cu consum redus de energie.
Flash, SRAM și FlexMemory
• 128 KB – 512 KB flash, acces rapid, fiabilitate ridicată cu protecție de securitate nivel 4.
• Până la 64 KB FlexRAM.
• FlexMemory, până la 4 KB segmentabilă de utilizator ca EEPROM write/erase pentru tabele de date / date de Sistem; EEPROM cu peste 10Mcicluri și flash cu timp de scriere 100 μsec (căderi de tensiune, fără pierderi de date sau de alterare).
• Fără intervenția utilizatorului sau a sistemului pentru a finaliza programarea și funcțiile de ștergere și de funcționare la capacitate maximă până la 1,71 volți.
• În plus, FlexNVM de la 64 KB pentru cod de program suplimentar, date sau EEPROM de backup.
Performanţă
• Nucleu 50MHz ARM®Cortex™-M4 cu set de instrucțiuni DSP, un singur ciclu de MAC și extensii pentru date mai multe cu o singură instrucțiune (SIMD).
• Până la 16 canale DMA pentru periferice și service de memorie cu reducere de încărcare procesor și sistem mai rapid prin punere la 0 MHz a nucleului.
• Comutator de tip cross bar ce permite acces concurent la bus multi-master, crescând lățimea de bandă.
Timing și control
• Până la două FlexTimers, cu un total de 10 de canale, inserare de timp mort hardware și decodare cuadratură pentru controlul motorului.
• Timer modulator de undă purtătoare pentru generarea de undă în infraroșu în aplicații de control de la distanță.
• 4 canale 32-biți timer de întrerupere periodică ce oferă baza de timp pentru RTOS Task Scheduler sau sursă de declanșare pentru conversie ADC și bloc de întârziere programabil.
Conectivitate și Comunicaţii
• Până la trei UART-uri, un UART sprijină RS232 cu controlul fluxului, RS485, ISO7816 și IrDA, iar celelalte două UART-uri sprijină RS232 cu controlul fluxului și RS485.
• Interfața serială inter-IC Sound (I²S) pentru interfațarea la sistem audio.
• 1 × DSPI și 1 × I²C.
Fiabilitate, siguranță și securitate
• Coprocesor pentru Criptare Hardware asigură transferul de date sigure și de stocare, executate mai repede decât implementări de software și cu minim de încărcare CPU. Suportă o varietate de algoritmi – DES, 3DES, AES, MD5, SHA-1, SHA-256.
• Sistemul de securitate și detectare de intervenție neautorizată cu ceas de timp real sigur, cu alimentare de la baterie independentă. Cheie de securitate cu detectare de sabotaj intern/extern pentru Flash nesigur, variații de temperatură, ceas și variații de alimentare cu tensiune și de detectare a atacurilor fizice.
• Algoritmul de control ciclic al redundanței validează conținutul memoriei și comunicațiile de date, crescând fiabilitatea sistemului.
• Gardări COP cu ceas independent, împotriva devierii ceasului sau ieșire din executarea codului program pentru aplicații cu securitate, cum ar fi standard de siguranță IEC 60730 pentru aparatele de uz casnic.
• Ceas de gardă (watchdog) extern cu pini de ieșire pentru a asigura componentele externe în cazul în care are loc un eveniment.
Sub-familia K22
Sub-familia K21 cuprinde microcontrolerele
MK22DX128VMC5, MK22DX256VMC5 şi MK22DN512VMC5.
Modulul TWR-K21D50M funcționează ca un instrument de depanare independent și poate fi de asemenea combinat și utilizat ca parte a platformei modulare de dezvoltare a Tower System.
TWR-K21D50M este o placă de dezvoltare pentru microcontrolere K11, K12, K21 și
K22, care sunt ideale pentru aplicații de securitate optimizate, sensibile la cost. Acesta este conceput pentru a permite crearea rapidă de prototipuri și de dezvoltare pentru aplicații care necesită densități medii integrate de memorie, de securitate, detectarea intervenției de sabotaj și unitatea de cripto și de comunicare prin intermediul USB. Conține un potențiometru, 4 LED-uri, butoane și suport de baterie. Este echipat cu K21DN512 în capsula 81 MAPBGA.
Freedom Development Platform FRDM-K20D50M
Aceasta este cea mai nouă platformă Freescale Semiconductor de evaluare și dezvoltare aplicații cu familia Kinetis K20 MCU, disponibilă la nivel global. Platforma de dezvoltare FRDM-K20D50M este form-factor compatibilă cu Arduino R3.
Interfețele de pe placă includ un LED RGB, accelerometru digital 3-axe, Slider Touch capacitiv și senzor de lumină ambientală. FRDM-K20D50M dispune de adaptor serial și depanare încorporat Freescale cunoscut sub numele de OpenSDA, care oferă mai multe opțiuni pentru comunicații seriale, de programare flash și depanare run-control. Kit-ul include Kinetis MK20DX128VLHS MCU construit pe procesor ARM®Cortex™-M4. Microcontrolerul are putere de procesare de 1.25DMIPS/MHz și o gamă de memorie din seria K20, de la 32 KB la 1 MB pentru aplicații de înaltă performanță.
Notă.
Seriile actuale de microcontrolere Kinetis bazate ARM®Cortex sunt: Kinetis K: K10, K20, K30, K40, K50, K60, K70 – bazate pe nucleul ARM®Cortex™-M4, oferă înaltă performanță pe 32 de biți, pentru aplicații low-power în orice domeniu.
Kinetis L: KL0, KL02, KL1, KL2 – combină excepționala eficiență energetică și ușurința de utilizare a noului procesor ARM®Cortex™-M0+ cu performanțe, seturi de periferice,
activarea și scalabilitatea portofoliului de microcontrolere Kinetis 32-biți. Seria Kinetis L permite ca limitările de proiectare ale microcontrolerelor pe 8 și 16 biți să fie depășite, prin combinarea unui excelent consum de curenți în stările dinamice și de oprire, cu performanța de procesare superioară, o selecție largă de densitate de memorie flash on-chip și interfețe analogice extinse, conectivitate și opțiuni de periferice HMI. Seria Kinetis L are MCU-uri ce sunt, de asemenea, hardware și software compatibile cu ARM®Cortex™-M4, ce sunt baza seriei Kinetis K, oferind o cale de migrare scalabilă la mai multă performanță, memorie și facilitate de integrare.
Kinetis M: KM3x – este un microcontroler pentru măsurare, fiind bazat pe succesul dispozitivelor MCU Kinetis bazate pe nuclee ARM®Cortex™-M0+. Seria Kinetis KM sprijină soluții low-cost, foarte integrate pentru contoare de energie electrică cu o fază sau două faze, cu mare precizie analogică front-end, folosind conversia ADC de mare precizie, de tip sigma-delta.
Kinetis W: KW01, KW02 – extinde linia de succes Kinetis MCU bazată pe ARM®Cortex™. Seria Kinetis W integrează transceivere RF de înaltă clasă sub-1GHz și 2,4GHz cu nucleu Cortex™, oferind seturi de caracteristici robuste pentru soluții wireless fiabile, sigure și low-power, încorporate. Seria Kinetis W este optimizată pentru wireless, oferind combinația potrivită de performanță, integrare, conectivitate și securitate.
Seria Kinetis X: bazată pe ARM®Cortex™-M4 aflată în curs de pregătire, va fi disponibilă în anul 2013.
Documentaţii Freescale despre seria Kinetis K: K21P121M50SF4RM, K22P121M50SF4RM, KNTSK20FMLYFS, TWRK21D50MUM, FRDM-K20D50MUM, AN4665.
Freescale Semiconductor România S.R.L.
București
Tel: 021 3052 400
officero@freescale.com
www.freescale.ro