Kinetis E 32位MCU应对恶劣电磁环境设计

MouseCat · 发表于 2016-3-11 09:30:45

目前微控制器（MCU）已被广泛设计在汽车、消费电子、计算机、通信等终端市场，且应用领域还在不断扩大。市场调研机构普遍预测MCU未来几年将保持稳定增长走势，预计今年的产值将达155亿美元，年增长率约2.3%，出货量则近191亿颗，年增长率10%，创历史新高。

　　32位MCU是大势所趋

　　从MCU的规格来看，随着ARM Cortex-M系列处理器内核的推出，32位MCU产品在功耗、价格，以及代码密度、中断处理、位处理能力和工具整合等性能方面的优势越来越明显，对8 位/16位MCU产品的替代也在不断加速。可以说ARM架构处理器将32位MCU带入更多传统的8位/16位MCU的应用领域，引领着MCU市场格局的变革。数据显示，从2010年开始，32位MCU产品的需求开始明显增长，增速是8位MCU产品的3倍左右。预计到2017年，32位MCU产品将反超8位 MCU产品，占全球MCU市场的50%强。

Kinetis E 32位MCU应对恶劣电磁环境设计

　　对现有的家用电器以及一些高噪声环境下运行的设备，一方面随着智能化、互联以及节能降耗等需求的加强，现有众多设备的能效要求日益提高，传统8位/16位MCU的性能逐渐不能满足应用需求，设计人员常常需要多个MCU来完成一个系统设计。为此，用32位MCU取代8位/16位MCU是大势所趋；而另一方面，现有32位MCU一直以来都以3.6V、1.2V这样的低电压运行，在高噪声和强电气干扰的环境下甚至很多家用电器中其稳定性和可靠性受到考验，往往不能满足系统设计的需要。

　　为此，继率先推出基于ARM Cortex-M0+处理器的32位MCU产品Kinetis L系列之后，近日，飞思卡尔再次宣布推出业界首款基于ARM Cortex-M0+处理器的5V 32位MCU产品Kinetis E系列。作为新一代 MCU 解决方案，Kinetis E系列特别增强了ESD/EMC性能，具有强大的系统电磁抗噪能力（过去只有8位/16位MCU具有这种能力），同时提供高效率和最佳代码密度，广泛适用于强电气干扰环境下对成本、高可靠性有特殊要求的应用场合。

　　Kinetis E系列主要技术特点

　　Kinetis E系列的目标应用包括家用电器、电机控制风机、计量/PLC、后备式UPS、工业转换器以及其他通常在高噪声环境运行的设备。该系列产品的工作电压提高到 5V，且具备增强的ESD/EMC保护特性，大大提升了产品的抗噪性和可靠性。此外，Kinetis E系列与飞思卡尔8位S08家族引脚兼容，开发人员可轻松进行设计迁移。Kinetis E系列大间距封装选件和高静电放电保护性能支持单层板设计，也减少其他电路保护组件的需求，从而降低系统成本。

　　Kinetis E系列首批推出的KE02子系列包括10个型号的产品，引脚与整个E系列兼容。这一子系列拥有一系列强大的外设，其中包含模拟、通信、定时器与控制等，同时也有多种规格的闪存和封装选项。该系列是提供低功耗、高耐用性和高能效的MCU产品，为开发人员提供合适的入门级32位解决方案。其一般特性包括：

　　• 32位ARM Cortex-M0+内核

　　• 可扩展的内存，从8KB flash/1KB SRAM到128KB flash/16KB SRAM

　　• 精密的混合信号功能，带有片上模拟比较器和12位ADC

　　• 功能强大的定时器，适用于广泛的应用，包括电机控制

　　• UART、SPI、I2C等串行通信接口

　　• 内置看门狗和可编程CRC模块，具有较高的安全性

　　• 单一电源（2.7V~5.5V），有完整的功能flash编程/擦除/读操作

　　• 环境操作温度范围：-40℃~105℃

　　Kinetis E系列为嵌入式产品开发带来新契机

　　作为多年潜心于嵌入式系统应用设计的权威专家，苏州大学计算机科学与技术学院的王宜怀教授谈到Kinetis E系列的诸多技术亮点，包括：

　　5V供电、抗干扰性强、EMC性能好，为家电、工控、电机控制、电源逆变等开发提供新契机。Kinetis E系列MCU为5V供电（宽电压2.7V~5.5V），与目前国内许多家用电器、工业控制、电机驱动等使用的芯片供电方式一致，便于这类产品的升级换代；该系列的内核为32位ARM Coretex-M0+，速度快、性能高、功耗低；该系列MCU具有性能卓越、价位低、可靠性高、EMC性能好等特点，将逐步取代和覆盖5V供电的8位 /16位微控制器的产品领域，为提升质优价廉的嵌入式产品开发提供核心。

　　精心设计的引脚冗余分布简化了外部硬件设计。 Kinetis E系列的引脚分布、配置与GPIO具有鲜明特点，方便应用。例如，各边有电源与地引脚引出，有利于电流平衡，提高了稳定性；引脚复用冗余分布方便了硬件设计；引脚配置模块实现引脚的自定义配置。UART0可在LQFP封装的两边或三边引脚中任选一个，为硬件布线提供便利；大部分GPIO引脚具有上拉、下拉、不拉、中断使能设置，部分GPIO引脚还可设置成高驱动能力输出。

　　Kinetis E系列的Flash模块解决了擦写不稳定性问题，擦写期间允许中断。与早期Flash模块不同，可不需要把擦写代码移入RAM区，方便了编程；同时，擦写 Flash期间，通过设置，可允许中断，使得Flash存储器可以作为EEPROM使用。这些特点，在以前的MCU及其他一些类似MCU是没有做到的，为实际应用提供了很大便利。同时，该系列MCU本身又内含256B的EEPROM。

　　Kinetis E系列具有许多独特的应用便利特性。内置温度传感器可以作为测定芯片温度使用；内含12位A/D，为一些应用提供便利；丰富的内部模块，节省了大量外扩电路，为降低目标产品硬件成本，提高硬件稳定性提供了技术基础；多种时钟源选择、多种低功耗模式、32.768KHz时钟源等，为实际应用提供更多选择。若需掉电的时间仍然运行，可直接使用内部RTC模块（外接电池供电），可省去外接时钟芯片。

　　具有优越的软硬件复用基础。Kinetis E系列是Freescale的Kinetis大家族成员之一，具有许多共同特点，为软件复用、硬件复用、产品升级与维护、性能优化等提供了契机，为降低研发成本、提高研发效率提供了技术基础。

　　王教授也列举了Kinetis E系列的典型解决方案，包括《采用Kinetis E系列研发家用扫地机器人》、《采用Kinetis E系列研发草坪割草智能机》、《电动自行车电机控制器》、《太阳能逆变控制系统》等，从家用电器、电动车到能源控制，Kinetis E系列的应用范围十分广泛。

　　提供强大的生态系统设计支持

　　借ARM强大的生态系统，飞思卡尔可为Kinetis E系列MCU的用户提供优秀的硬件和软件开发工具的支持，包括FRDM-KE02Z Freescale Freedom开发平台、Code Warrior， S/W 外设驱动程序库SDK、Processor Expert软件以及软件开发工具包，可轻松访问样本软件库。采用低成本Freescale Freedom开发平台，用户可以轻松、快速评估并原型设计飞思卡尔MCU。

　　此外还为客户提供现成软件、工具和培训，以及合作伙伴开发的解决方案，如IAR Embedded Workbench和Keil MDK-ARM微控制器开发工具包。其他开发资源还包括具有高性能和高功率效率的中间件和软件库。

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