干货分享 |  飞思卡尔MAPS四色板开发套件之MAPS-K64主控制板上手

没有芥末的生鱼片 2019-01-08 14:48:18

在如今电子行业混的工程师中,几乎没有人不知道ARM的。尤其在移动处理器以及嵌入式领域,ARM生态圈覆盖程度庞大到足以”令人发指“的地步,即便是全球那些知名的半导体商,也或多或少会推出一些基于ARM架构的产品,甚至说,更进一步,推出一整套基于ARM架构的、带有自家平台特色的开发板系列。这样做的原因很简单:其一是ARM 生态圈广,工程师队伍庞大,产品容易得到认可;二则是”将计就计“,既然打不破ARM架构的垄断地位,那么在基于本身庞大的ARM生态圈上建立具有自家特色的小生态圈平台系统,比如说飞思卡尔的Freedom平台、Atmel 的Xplained Pro平台、意法半导体的Nucleo系列平台等,这样,不仅可以借势,又能充分发挥自身产品优势,何乐而不为呢?

最近,飞思卡尔更是百尺竿头更进一步,联合万利推出了一套可以说是与时俱进的MAPS四色板开发套件,既可以用于评估开发所有飞思卡尔的MCU产品,有能用于兼容目前飞思卡尔的Freedom开发板、Arduino UNO扩展接口开发板等,具有低成本、扩展性强、易于移植等特点。那么问题来了,为什么会叫MAPS四色板呢?

飞思卡尔MAPS四色板整套开发板套件包含了MCU主板、通用外设板、专业应用板、桥接扩展板,如下图所示,每种板卡一种颜色,顾名思义,这就是四色的由来,而MAPS正是取这四种扩展板的开头首字母组成的一个命名。

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简单的了解了下MAPS四色板,不妨先一起来看看实物到底如何的?有些遗憾的是只有MCU主板与通用外设板,如下图所示

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3个独立的盒子中,除了MCU主板与通用外设板外,还有一个盒子内是一根USB线以及一根串线。

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MCU主板——MAPS-K64

飞思卡尔MAPS四色板的MCU主板单独命名为MAPS-K64,顾名思义,板载的主要微控制器是采用飞思卡尔的K64系列,不过,第一眼我们并没有发现这颗微控制器的存在,板卡正面看起来很简洁,仅有一些外设接口。

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APS-K64板卡的背面更简单了,什么都没。

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仔细观察才发现,板载的电子元件原来都“躲"在了屏幕下方,取下屏幕后总算得见整个板卡的庐山真面目。

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MAPS-K64主控板卡给人的印象还是十分简洁的,板载资源很少,微控制器的功能大部分还是靠排针座引出:

  • 飞思卡尔K64微控制器,Cortex-M4处理器

  • 一个10/100M 自适应以太网接口

  • Flex-bus扩展1MB PSRAM,带地址锁存器

  • Flex-bus扩展一个2.8英寸彩色LCD(QVGA 240x320)

  • 一个标准2.54mm 20pin JTAG调试接口

  • 一个全速MicroUSB Device接口(供电)

  • 支持RTC功能,板载3.0V锂电池,给VBAT供电

  • 排针座引出微控制器所有IO口,方便扩展

MAPS-K64主控制板最特殊的地方要数板载的CN3、CN6扩展接口(如下图所示),这两个接口采用了32pin的DIN连接器,也称为PM接口,如下图的MAPS-K64板卡,因MCU板一侧的连接器都是针状连接器,又称MPM接口,可以与带有FPM接口(如通用外设板、桥接板上的接口)的板卡连接,提供丰富的功能,这也是这套四色板套件的灵活所在。

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另外有一点值得称赞下,MAPS-K64板卡虽然将微控制器所有引出的IO都放在了板卡右侧同一块区域,但并不会显得杂乱无章,具体的信号定义正如下图所标示的,分为PortA, PortB, PoRTC, PortD, PortE和GND六个部分。

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通过PCB板上丝印,可以直观了解到该引脚对应MCU信号,譬如PortA区,丝印为24的引脚,对应K64信号为PTA24,非常容易分辨。

MK64FN1M0VLQ12(MK64FN1M0VLQ12数据手册)微控制器

众所周知,Kinetis K系列是飞思卡尔面向性能与高集成度的一款MCU产品,MAPS-K64主控制板搭载的微控制器正是这个家族中比较高规格的一员。板载微控制器的具体型号为MK64FN1M0VLQ12,主要面向以太网以及USB应用等领域,采用LQFP144封装,大小为20mm*20mm,整体看上去非常大,如下图所示。

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飞思卡尔MK64FN1M0VLQ12微控制器特性:

  • 基于ARM Cortex-M4处理器,120MHz主频,集成DSP指令、FPU单元

  • 集成1MB Flash、256KB SRAM、128KB FlexNVM、4KB FlexRAM,FlexBus接口用于连接外部存储器

  • 两个16位SAR ADC、两个12位DAC、3个模拟比较器、内部参考电压

  • 8两个8通道定时器(PWM/电机控制),两个两通道定时器、实时时钟等

  • 10/100 M以太网MAC、CAN、USB OTG(支持无晶振USB设计)

  • 3个SPI模块、3个I2C模块、6个UART模块、SDHC接口、I2S模块,最大支持100个GPIOs口

  • 多种低功耗模式,工作电压:1.71~3.6V


以MK64FN1M0VLQ12微控制器的特点来看,主要可以分为3个点,一个是以太网功能,它提供看了带硬件时间戳功能的IEEE 1588以太网MAC(10/100M),为实时工业控制提供高精度时钟同步;第二点则是,MCU内部集成了48MHz的振荡器,使之具备免晶振的USB功能设计,第三点就属它的低功耗了:

  • 工作功耗最低可低至250uA/MHz(如下表中所示)

  • 静态功耗5.8uA,5us的唤醒时间

  • 最低功耗可低至339nA

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  • 综合这三点来看,MK64FN1M0VLQ12微控制器主要面向那些价格敏感又需要低功耗的以USB、以太网连接的应用为主的领域。

  • MAPS-K64上电

  • 通过MicroUSB线就能给MAPS-K64主控制板供电,如下图所示,板卡上电后会执行内置的出厂程序,LCD呈现飞思卡尔公司的Logo。

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如果要对主控制板直接开发,我们需要借助第三方的仿真工具,如ULINK2、JLINK等工具,比如下图就是借助ULINK2仿真工具对板卡实现下载调试。

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不过,MAPS四色板开发套件既然是一个完整的易用的开发平台,当然也可以在无需借助第三方调试工具对板卡进行开发,比如下图所示的那样,主控制板MAPS-K64通过通用外设板(MAPS-DOCK板卡)的板载调试器也可以进行开发,我们也将在后续的评测文章中更深入的来了解这套MAPS四色开发套件,尽请期待!

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小结

介绍了飞思卡尔联合万利推出的最新MAPS四色板开发套件中的主控板MAPS-K64的功能以及使用情况,独具特色的板卡拼接带来丰富的功能和易于使用的优点,方便已经具备飞思卡尔Freedom平台、Ardunio UNO扩展接口平台的工程师进一步深入了解、开发板卡功能。MAPS-K64主控制板板载飞思卡尔Kinetis K64系列微控制器MK64FN1M0VLQ12,基于高性能的Cortex-M4处理器,集成了免晶振的USB控制器、10/100M以太网MAC功能等,非常适合那些实时工业控制以及低功耗的USB/以太网等相关应用领域的需求


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