Freescale MK20DN32VLF5

Отличный выбор микроконтроллера. Freescale (ныне NXP) MK20DN32VLF5 — это представитель высокопроизводительного 32-битного семейства Kinetis K20 на ядре ARM Cortex-M4.

Описание

MK20DN32VLF5 — это микроконтроллер, сочетающий высокую вычислительную мощность, низкое энергопотребление и богатый набор периферии. Ключевая особенность — наличие блока аппаратного ускорения вычислений с плавающей запятой (FPU) и блока цифровой обработки сигналов (DSP), что делает его идеальным для приложений, требующих быстрых математических вычислений: системы управления, обработка данных с датчиков, аудиоприложения, промышленная автоматизация.

Микроконтроллер построен по гибкой архитектуре, позволяющей эффективно управлять энергопотреблением. Он относится к серии Kinetis K2x с интерфейсом USB 2.0 Full-Speed On-The-Go (USB OTG).

Технические характеристики (основные)

• Ядро: ARM Cortex-M4 32-bit RISC
  • Частота до 50 МГц.
  • Набор инструкций Thumb-2.
  • Аппаратный блок FPU (с плавающей запятой одиночной точности).
  • Инструкции DSP.
• Память:
  • Флэш-память: 32 КБ.
  • ОЗУ (SRAM): 8 КБ.
• Тактирование:
  • Внутренний генератор 32.768 кГц (точный, для работы в режимах низкого энергопотребления).
  • Внутренний генератор 4/48 МГц (высокочастотный).
  • Вход для внешнего кварцевого резонатора 32.768 кГц.
  • Вход для внешнего кварцевого резонатора/генератора 4-32 МГц.
  • Система PLL для умножения частоты.
• Периферия и интерфейсы:
  • USB 2.0 Full-Speed OTG (On-The-Go) с встроенным PHY-трансивером.
  • АЦП (ADC): 16-канальный, 12-битный, скорость до 1 Мвыб/с.
  • ЦАП (DAC): 12-битный.
  • Аналоговый компаратор (CMP).
  • Таймеры:
    • Программируемый модуль задержки (PDB).
    • Таймеры общего назначения (PIT).
    • Модуль FlexTimer (FTM) с поддержкой ШИМ, захвата/сравнения.
    • Модуль для управления двигателями (FTM).
    • Таймер реального времени (RTC) с поддержкой календаря.
  • Интерфейсы связи:
    • UART (с поддержкой LIN, IrDA).
    • SPI (до 2 модулей).
    • I²C (до 2 модулей, поддержка SMBus).
  • Системная безопасность и защита:
    • Модуль аппаратного шифрования (AES-128).
    • Генератор случайных чисел (RNG).
    • Детектор напряжения питания.
    • Защита от несанкционированного доступа к памяти.
• Питание и энергопотребление:
  • Напряжение питания: 1.71 В до 3.6 В.
  • Широкий диапазон температур: от -40°C до +105°C.
  • Поддержка множества энергосберегающих режимов (Wait, Stop, VLPS, LLS, VLLS).
• Корпус: QFN-32 (размер 5x5 мм).

Парт-номер и маркировка

• Полный парт-номер (Ordering Number): MK20DN32VLF5
  • MK20: Семейство Kinetis K20.
  • D: Диапазон температур (-40°C до +105°C).
  • N: Вариант флэш-памяти (стандартный).
  • 32: Объем флэш-памяти (32 КБ).
  • V: Объем ОЗУ (8 КБ, код "V").
  • L: Наличие USB (Low-speed/Full-speed).
  • F: Количество выводов (48/32, здесь 32-pin).
  • 5: Версия ядра/маски (ревизия).
• Маркировка на корпусе (Package Marking): K20 DN32 VLF5

Совместимые модели (Прямые аналоги и варианты для выбора)

Микроконтроллеры в одном семействе совместимы пин-в-пин (pin-to-pin) и программно (на уровне регистров периферии), но отличаются объемом памяти, набором периферии или частотой.

1. Прямые аналоги в том же корпусе QFN-32 (максимальная совместимость):

• MK20DN64VLF5 — 64 КБ флэш, 16 КБ ОЗУ.
• MK20DX32VLF5 — 32 КБ флэш, 8 КБ ОЗУ, частота 72 МГц.
• MK20DX64VLF5 — 64 КБ флэш, 16 КБ ОЗУ, частота 72 МГц.
• MK20DN128VLF5 — 128 КБ флэш, 16 КБ ОЗУ (редкий вариант для 32-выводного корпуса).

2. Совместимые модели в корпусах с большим количеством выводов (потребуется переразводка платы):

• MK20DN32VFM5 — 32 КБ флэш, 8 КБ ОЗУ, корпус QFN-48 (5x5 мм). Больше линий ввода-вывода при том же кристалле.
• MK20DN32VMP5 — 32 КБ флэш, 8 КБ ОЗУ, корпус LQFP-64 (10x10 мм). Максимальное количество периферийных линий.
• Соответствующие модели с индексом DX (72 МГц) и большим объемом памяти (64, 128, 256) в корпусах 48, 64, 80, 100 выводов.

3. Совместимые модели из других подсемейств Kinetis (требуют проверки datasheet):

• Серия K22F: Более новая, с улучшенными характеристиками (например, MK22FN32VLF5 — 32 КБ флэш, 8 КБ ОЗУ, 72 МГц, USB, в корпусе QFN-32). Часто является рекомендуемой заменой (drop-in replacement) с лучшей производительностью и энергоэффективностью.
• Серии K24, K26 — с дополнительной периферией (Ethernet, криптография).

Важное примечание:

При выборе замены или аналога обязательно сверяйтесь с официальными документами:

1. Datasheet — для электрических характеристик и распиновки.
2. Reference Manual — для детального описания регистров и работы периферии.
3. Сравнительные таблицы (Selection Guide) от NXP.

Данный микроконтроллер, несмотря на солидный возраст, остается надежным и хорошо документированным решением для проектов средней сложности с требованиями к цифровой обработке сигналов и наличию USB. Для новых проектов NXP часто рекомендует рассматривать более современные серии, такие как K22F или LPC55xx.