飛思卡爾Kinetis E系列為惡劣電磁環(huán)境而設(shè)計(jì)

飛思卡爾半導(dǎo)體公司

目前微控制器（MCU）已被廣泛設(shè)計(jì)在汽車、消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、通信等終端市場(chǎng)，且應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)大。市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)普遍預(yù)測(cè)MCU未來(lái)幾年將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)走勢(shì)，預(yù)計(jì)今年的產(chǎn)值將達(dá)155億美元，年增長(zhǎng)率約2.3%，出貨量則近191億顆，年增長(zhǎng)率10%，創(chuàng)歷史新高。

32位MCU是大勢(shì)所趨，飛思卡爾Kinetis E系列應(yīng)運(yùn)而生

從MCU的規(guī)格來(lái)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(jià)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(shì)越來(lái)越明顯，對(duì)8位／16位MCU產(chǎn)品的替代也在不斷加速?？梢哉f(shuō)ARM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(chǎng)格局的變革。數(shù)據(jù)顯示，從2010年開(kāi)始，32位MCU產(chǎn)品的需求開(kāi)始明顯增長(zhǎng)，增速是8位MCU產(chǎn)品的3倍左右。預(yù)計(jì)到2017年，32位MCU產(chǎn)品將反超8位MCU產(chǎn)品，占全球MCU市場(chǎng)的50%強(qiáng)。

對(duì)現(xiàn)有的家用電器以及一些高噪聲環(huán)境下運(yùn)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(qiáng)，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(jì)人員常常需要多個(gè)MCU來(lái)完成一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為此，用32位MCU取代8位／16位MCU是大勢(shì)所趨；而另一方面，現(xiàn)有32位MCU一直以來(lái)都以3.6V、1.2V這樣的低電壓運(yùn)行，在高噪聲和強(qiáng)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(yàn)，往往不能滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)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，飛思卡爾再次推出基于ARM Cortex－M0＋處理器的5V32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(qiáng)了ESD／EMC性能，具有強(qiáng)大的系統(tǒng)電磁抗噪能力（過(guò)去只有8位／16位 MCU具有這種能力），同時(shí)提供高效率和最佳代碼密度，廣泛適用于強(qiáng)電氣干擾環(huán)境下對(duì)成本、高可靠性有特殊要求的應(yīng)用場(chǎng)合。

Kinetis E系列主要技術(shù)特點(diǎn)

Kinetis E系列的目標(biāo)應(yīng)用包括家用電器、電機(jī)控制風(fēng)機(jī)、計(jì)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(yùn)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(qiáng)的ESD／EMC保護(hù)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(kāi)發(fā)人員可輕松進(jìn)行設(shè)計(jì)遷移。Kinetis E系列大間距封裝選件和高靜電放電保護(hù)性能支持單層板設(shè)計(jì)，也減少其他電路保護(hù)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(gè)型號(hào)的產(chǎn)品，引腳與整個(gè)E系列兼容。這一子系列擁有一系列強(qiáng)大的外設(shè)，其中包含模擬、通信、定時(shí)器與控制等，同時(shí)也有多種規(guī)格的閃存和封裝選項(xiàng)。該系列是提供低功耗、高耐用性和高能效的MCU產(chǎn)品，為開(kāi)發(fā)人員提供合適的入門級(jí)32位解決方案。其一般特性包括：

◆32位 ARM Cortex－M0＋內(nèi)核；

◆ 可擴(kuò)展的內(nèi)存，從8KB Flash／1KB SRAM 到128 KB Flash／16KB SRAM；

◆精密的混合信號(hào)功能，帶有片上模擬比較器和12位ADC；

◆功能強(qiáng)大的定時(shí)器，適用于廣泛的應(yīng)用，包括電機(jī)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Flash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(kāi)發(fā)帶來(lái)新契機(jī)

作為多年潛心于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的權(quán)威專家，蘇州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的王宜懷教授介紹了Kinetis E系列的諸多技術(shù)亮點(diǎn)。

（1）抗干擾性強(qiáng)、EMC性能好

5V供電，抗干擾性強(qiáng)、EMC性能好，為家電、工控、電機(jī)控制、電源逆變等開(kāi)發(fā)提供新契機(jī)。Kinetis E系列MCU為5V供電（寬電壓2.7～5.5V），與目前國(guó)內(nèi)許多家用電器、工業(yè)控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等使用的芯片供電方式一致，便于這類產(chǎn)品的升級(jí)換代；該系列的內(nèi)核為32位ARM Cortex－M0＋，速度快、性能高、功耗低；該系列MCU具有性能卓越、價(jià)位低、可靠性高、EMC性能好等特點(diǎn)，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(jià)廉的嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供核心。

（2）簡(jiǎn)化了外部硬件設(shè)計(jì)

精心設(shè)計(jì)的引腳冗余分布簡(jiǎn)化了外部硬件設(shè)計(jì)。Kinetis E系列的引腳分布、配置與GPIO具有鮮明特點(diǎn)，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(fù)用冗余分布，方便了硬件設(shè)計(jì)，引腳配置模塊實(shí)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(gè)，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(dòng)能力輸出。

（3）擦寫期間允許中斷

Kinetis E系列的Flash模塊解決了擦寫不穩(wěn)定性問(wèn)題，擦寫期間允許中斷。與早期Flash模塊不同，可不必把擦寫代碼移入RAM區(qū)，方便了編程；同時(shí)，擦寫Flash期間，通過(guò)設(shè)置可允許中斷，使得Flash存儲(chǔ)器可以作為EEPROM使用。這些特點(diǎn)，以前的MCU及其他一些類似MCU是沒(méi)有做到的，為實(shí)際應(yīng)用提供了很大便利。同時(shí)，該系列MCU本身內(nèi)含256字節(jié)的EEPROM。

（4）具有許多獨(dú)特的應(yīng)用便利特性

具有許多獨(dú)特的應(yīng)用便利特性。內(nèi)置溫度傳感器可以作為測(cè)定芯片溫度使用；內(nèi)含12位ADC，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(kuò)電路，為降低目標(biāo)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(shí)鐘源選擇、多種低功耗模式、32.768kHz時(shí)鐘源等，為實(shí)際應(yīng)用提供更多選擇。若需掉電的時(shí)間仍然運(yùn)行，可直接使用內(nèi)部RTC模塊（外接電池供電），省去外接時(shí)鐘芯片。

（5）具有優(yōu)越的軟硬件復(fù)用基礎(chǔ)

具有優(yōu)越的軟硬件復(fù)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(diǎn)，為軟件復(fù)用、硬件復(fù)用、產(chǎn)品升級(jí)與維護(hù)、性能優(yōu)化等提供了契機(jī)，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(jī)器人》、《采用Kinetis E系列研發(fā)草坪割草智能機(jī)》、《電動(dòng)自行車電機(jī)控制器》、《太陽(yáng)能逆變控制系統(tǒng)》等。從家用電器、電動(dòng)車到能源控制，Kinetis E系列的應(yīng)用范圍十分廣泛。

提供強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持

借助ARM強(qiáng)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(kāi)發(fā)工具的支持，包括FRDM－KE02ZFreescale Freedom開(kāi)發(fā)平臺(tái)、Code Warrior，S／W peripheral driver library －SDK，Processor Expert軟件以及軟件開(kāi)發(fā)工具包，可輕松訪問(wèn)樣本軟件庫(kù)。采用低成本Freescale Freedom開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用戶可以輕松、快速評(píng)估并原型設(shè)計(jì)飛思卡爾MCU。

此外還為客戶提供現(xiàn)成軟件、工具和培訓(xùn)，以及合作伙伴開(kāi)發(fā)的解決方案，如IAR Embedded Workbench和 Keil MDK－ARM微控制器開(kāi)發(fā)工具包。其他開(kāi)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(kù)。