Freescale MCIMX31VKN5

Отличный выбор! MCIMX31VKN5 — это один из ключевых процессоров (точнее, семейство процессоров и модулей на их основе) от Freescale Semiconductor (ныне часть NXP Semiconductors) для встраиваемых систем среднего и высокого класса.

Общее описание

MCIMX31VKN5 — это процессорный модуль (System-on-Module, SoM) на базе i.MX31 — высокопроизводительного процессора с ядром ARM1136JF-S, работающего на частоте 532 МГц. Этот модуль был разработан для ускорения разработки сложных встраиваемых устройств, предоставляя готовую отлаженную платформу с процессором, памятью, базовой периферией и питанием на компактной печатной плате.

Основные сферы применения:

• Промышленные контроллеры и панели оператора (HMI)
• Медицинское диагностическое оборудование
• Портативные вычислительные устройства
• Мультимедийные системы (навигация, инфотейнмент)
• Устройства с требованием к высокой вычислительной мощности и низкому энергопотреблению.

Ключевые технические характеристики

1. Центральный процессор (на кристалле i.MX31):

• Архитектура: ARM11
• Ядро: ARM1136JF-S
• Тактовая частота: до 532 МГц
• Сопроцессоры: Векторный Floating Point Unit (VFP), блок обработки сигналов изображения (Image Processing Unit - IPU).

2. Память (на модуле MCIMX31VKN5):

• Оперативная память (RAM): 128 МБ DDR SDRAM (тип M DDR)
• Флэш-память (Flash): 256 МБ NAND Flash (тип: 1-bit/2KB page, 128KB block)
• Загрузочная память: 8 МБ NOR Flash (или 4 МБ, в зависимости от ревизии) для хранения загрузчика и критичных данных.

3. Видео и графика:

• Графический ускоритель: Интегрированный графический контроллер.
• Дисплейные интерфейсы: Поддержка до двух дисплеев одновременно.
  • Порт 1: Smart Display (SD) или асинхронный LCD.
  • Порт 2: Цифровой RGB, Smart Display (SD) или асинхронный LCD.
• Видеовход: Поддержка ввода с цифровых камер через последовательный интерфейс (CSI).

4. Коммуникационные интерфейсы (на кристалле i.MX31, выведены на коннекторы модуля):

• USB: 2 х USB 2.0 OTG (с встроенными трансиверами).
• Ethernet: 1 x Fast Ethernet (10/100 Мбит/с) контроллер.
• Карты памяти: 2 x интерфейса для SD/MMC карт.
• Последовательные порты: 3 x UART (UART1, UART2, UART3), SPI, I²C (2 канала).
• Аудио: Интерфейсы SSI/I²S (3 канала) для подключения аудиокодеков.

5. Дополнительные функции:

• Контроллер прерываний: Программируемый.
• Таймеры: Многозадачные часы реального времени (RTC), часы с watchdog-таймером, генератор периодических прерываний (PIT).
• АЦП: 4-канальный, 8-битный.
• Клавиатура: Поддержка матричной клавиатуры (KPP).

6. Параметры модуля:

• Напряжение питания: +5В (основное), также есть встроенные регуляторы для питания ядра и периферии.
• Температурный диапазон: Коммерческий (0°C to +70°C) или промышленный (-40°C to +85°C), в зависимости от версии.
• Форм-фактор: Компактная плата с двумя высокоплотными коннекторами для установки на базовую (carrier) плату.

Парт-номера (Part Numbers) и варианты

Сам MCIMX31VKN5 является частью семейства. Вот основные связанные парт-номера:

• MCIMX31VKN5C: Базовая коммерческая версия (0°C to +70°C).
• MCIMX31VKN5I: Промышленная версия с расширенным температурным диапазоном (-40°C to +85°C).
• MCZ31VKN5: Версия для Китая (China version).
• MCIMX31VKN5D: Версия с дополнительными функциями или другим объемом памяти (уточняется по даташиту).

Базовый процессор (чип), который лежит в основе модуля:

• MCIMX31LVMN5: Процессор i.MX31 в корпусе BGA529, частота 532 МГц, коммерческий диапазон.
• MCIMX31CVMN5 / MCIMX31VKN5: Аналогичные варианты с разными температурными диапазонами и корпусами.

Совместимые и альтернативные модели

1. Прямые аналоги и наследники от NXP (Freescale):

• i.MX35 Series: Прямое развитие i.MX31. Имеет то же ядро ARM1136, но более высокую частоту (до 600 МГц), улучшенный видеоускоритель (OpenGL ES 2.0), интегрированный контроллер SATA и более современную периферию. Модули на i.MX35 логически совместимы по многим функциям.
• i.MX25 / i.MX28 Series: Более простые и дешевые процессоры с ядром ARM9. Подходят для задач, где не требуется высокая производительность ARM11.
• i.MX6 Series (Solo, Dual, Quad): Кардинально более современное и производительное семейство на ядрах Cortex-A9. Является рекомендуемой альтернативой для новых разработок, требующих высокой вычислительной мощности, поддержки 3D-графики и современных ОС (Linux, Android).
• i.MX7 / i.MX8 Series: Самые современные процессоры NXP для встраиваемых систем с ядрами Cortex-A7/A53/A72, предназначенные для приложений с требованиями к безопасности, энергоэффективности и высокой производительности.

2. Совместимые модули от других производителей: Многие компании выпускали (и выпускают) собственные SoM-модули на базе i.MX31 и его наследников, которые могут быть функционально совместимы или требовать адаптации базовой платы:

• Phytec: phyCORE-i.MX31, phyCORE-i.MX35.
• Ka-Ro Electronics: TX31, TX35.
• Logic PD: Zoom Family (более старые версии).

3. Совместимые модули на других архитектурах (функциональные аналоги): Для новых разработок стоит рассмотреть современные аналоги:

• TI Sitara AM335x (Cortex-A8): Например, модули на базе BeagleBone или от многих производителей SoM.
• NXP i.MX6UL/ULL (Cortex-A7): Очень популярное решение для промышленности.
• STM32MP1 (Cortex-A7 + Cortex-M4): От STMicroelectronics, предлагает уникальную связку ядер приложений и реального времени.

Важное примечание

MCIMX31VKN5 и процессор i.MX31 являются технологиями середины-конца 2000-х годов. Они полностью сняты с производства (NRND или Obsolete). Их использование в новых проектах не рекомендуется, кроме случаев поддержки legacy-оборудования или использования остаточных запасов.

Для новых разработок настоятельно рекомендуется обратить внимание на современные семейства, такие как i.MX6, i.MX7, i.MX8 от NXP или аналоги от других производителей, которые обеспечивают лучшую производительность, энергоэффективность, доступность и поддержку современных программных средств.