Freescale MK20FX512VMD12

Конечно, вот подробное описание микроконтроллера Freescale (ныне NXP) MK20FX512VMD12.

Описание

MK20FX512VMD12 — это высокопроизводительный 32-битный микроконтроллер семейства Kinetis K20, построенный на ядре ARM Cortex-M4. Это одно из самых популярных и сбалансированных ядер в линейке Freescale/NXP благодаря наличию блока вычислений с плавающей запятой (FPU), что делает его идеальным для применений, требующих математических расчетов (цифровая обработка сигналов, управление двигателями, сложные алгоритмы).

Данная конкретная модель отличается большим объемом памяти (512 КБ Flash, 128 КБ RAM) и широким набором периферийных интерфейсов, что позволяет использовать её в сложных встраиваемых системах.

Ключевая особенность: Наличие встроенного модуля USB 2.0 On-The-Go (OTG), который позволяет микроконтроллеру работать как в роли USB-устройства (например, как HID-клавиатура или COM-порт), так и в роли USB-хоста (для подключения флешек, клавиатур и других периферийных устройств).

Технические характеристики

| Параметр | Значение / Описание | | :--- | :--- | | Производитель | Freescale Semiconductor (в настоящее время производится и продается NXP Semiconductors) | | Семейство | Kinetis K20 | | Серия | MK20FX512 | | Ядро | ARM Cortex-M4 | | Тактовая частота | До 120 МГц | | Производительность | До 1.25 DMIPS / МГц (с FPU) | | Память (Flash) | 512 КБ | | ОЗУ (RAM) | 128 КБ | | Напряжение питания | 1.71 В — 3.6 В | | Периферия | • USB 2.0 OTG (с встроенным физическим уровнем - PHY)
• 2x UART (асинхронные последовательные порты)
• 3x SPI (синхронные последовательные порты)
• 3x I²C (Inter-Integrated Circuit)
• 1x I²S (Inter-IC Sound, для аудио)
• 2x CAN (Controller Area Network)
• 1x 16-битный АЦП (до 16 каналов)
• 2x 12-битных ЦАП
• 2x Аналоговых компаратора
• Программируемый генератор тактовой частоты (PLL)
• Модуль защиты от сбоев (Watchdog)
• Модуль произвольного генератора (RNG) для криптографии
• Аппаратный модуль шифрования (AES) | | Таймеры | • Программируемый интервальный таймер (PIT)
• Таймеры общего назначения (FTM/PWM) - до 16 каналов ШИМ
• Модуль периодического прерывания (PDB)
• Таймер реального времени (RTC) | | Количество выводов | 144 вывода (корпус LQFP144) | | Температурный диапазон | От -40°C до +105°C (расширенный промышленный) | | Пакет (корпус) | LQFP-144 |

Парт-номер (Part Number) и аналоги

Полное название модели — это её парт-номер. Часто он дополняется суффиксами, указывающими на температурный диапазон и тип упаковки.

• Основной парт-номер: MK20FX512VMD12
  • MK20: Семейство Kinetis K20.
  • F: Обозначение серии (в данном случае стандартная).
  • X: Вариант исполнения (расширенный температурный диапазон -40°C to +105°C).
  • 512: Объем Flash-памяти 512 КБ.
  • VMD: Код функциональной модели (определяет набор периферии и объем RAM 128 КБ).
  • 12: Максимальная частота 120 МГц.

Примеры полных ordering-номеров:

• MK20FX512VMD12R (в формате Tape & Reel для автоматической сборки)
• MK20FX512VMD12VFR (с указанием корпуса LQFP144 и Tape & Reel)

Совместимые и аналогичные модели

Совместимость можно рассматривать в нескольких аспектах: пиновая совместимость, совместимость по периферии и программная совместимость.

1. Прямые аналоги и варианты в том же семействе (Kinetis K20)

Микроконтроллеры из одной серии часто имеют одинаковый корпус и схожий набор периферии, но могут отличаться объемом памяти или её отсутствием.

• С меньшим объемом памяти:
  • MK20FX256VMD12 (256 КБ Flash, 128 КБ RAM, 120 МГц)
  • MK20DX256VMD10 (256 КБ Flash, 128 КБ RAM, 100 МГц)
• С другим набором периферии (другой V-код):
  • MK20FX512VLQ12 (512 КБ Flash, но 64 КБ RAM и другой набор интерфейсов, корпус LQFP100)
• Без блока FPU (ядро Cortex-M0+):
  • Микроконтроллеры серии Kinetis KL (например, KL25, KL26) — более дешевые, с меньшим энергопотреблением, но и значительно меньшей производительностью.

2. Совместимые по выводам и программно модели (внутри NXP)

Наследником архитектуры Kinetis K являются более современные серии Kinetis KE и Kinetis KV. Они часто сохраняют совместимость по выводам (pin-to-pin) и программную совместимость на уровне регистров, что позволяет легко мигрировать на более новые или специализированные модели.

• Kinetis KE1xF: Прямые современные аналоги, часто с улучшенной периферией и более низким энергопотреблением.
• Kinetis KV4x: Серия, ориентированная на управление двигателями, с улучшенными таймерами и блоками для силовой электроники. Может быть совместима по выводам.

3. Функциональные аналоги от других производителей

Это микроконтроллеры с ядром Cortex-M4/M7, схожим объемом памяти и набором периферии от других вендоров. Они не являются пиново- или программно-совместимыми, но решают схожие задачи.

• STMicroelectronics (STM32F4):
  • STM32F407VGT6 (Cortex-M4, 1 МБ Flash, 192 КБ RAM, 168 МГц, USB OTG, CAN)
• Microchip (ATSAM):
  • ATSAME70Q21B-CFN (Cortex-M7, 1024 КБ Flash, 384 КБ RAM, 300 МГц, USB OTG, CAN)
• Texas Instruments (Tiva C):
  • TM4C1294NCPDT (Cortex-M4, 1024 КБ Flash, 256 КБ RAM, 120 МГц, Ethernet, USB)

Области применения

MK20FX512VMD12 благодаря своей мощности и богатой периферии нашел применение в самых разных областях:

• Промышленная автоматизация (ПЛК, устройства сбора данных, CAN-сети)
• Медицинское оборудование (портативные диагностические приборы)
• Автомобильная электроника (вспомогательные системы, блоки управления)
• Потребительская электроника (сложные устройства с USB-хостингом)
• Аудио-оборудование (благодаря I²S и ЦАП)
• Дроны и робототехника (управление двигателями с использованием FPU и ШИМ)

Этот микроконтроллер остается отличным выбором для проектов, где требуется высокая вычислительная мощность, большой объем памяти и развитая connectivity-периферия.