Freescale MK21FX512AVLQ12

Отличный выбор микроконтроллера! Freescale MK21FX512AVLQ12 — это мощный и надежный МК семейства Kinetis K2x, который широко использовался в промышленных и высоконадежных применениях. Вот подробное описание и технические характеристики.

Общее описание

MK21FX512AVLQ12 — это 32-битный микроконтроллер на ядре ARM Cortex-M4 с блоком вычислений с плавающей запятой (FPU). Он принадлежит к семейству Kinetis K21 с фокусом на USB 2.0 On-The-Go (OTG) и широким набором периферии. Микроконтроллер предназначен для сложных встраиваемых систем, требующих высокой производительности, надежной связи и работы в реальном времени.

Ключевая особенность: Наличие полноскоростного контроллера USB OTG с встроенным физическим уровнем (PHY), что упрощает создание USB-устройств или хостов.

Технические характеристики (основные)

• Ядро: ARM Cortex-M4, 120 МГц, с FPU (Floating Point Unit).
• Память:
  • Флэш-память: 512 КБ.
  • ОЗУ (SRAM): 128 КБ.
  • EEPROM (эмулируемая): 4 КБ (с помощью блока FlexMemory).
• Периферия и интерфейсы:
  • USB 2.0: Полноскоростной контроллер (12 Мбит/с) OTG со встроенным PHY. Поддержка роли Device, Host или Dual-Role.
  • Аналоговые интерфейсы:
    • 16-битный АЦП (ADC) — до 2х модулей, скорость до 1.2 Мвыб/с.
    • 12-битный ЦАП (DAC).
    • Компараторы (CMP).
    • Операционные усилители (OPAMP) с программируемым усилением (PGA).
  • Таймеры и ШИМ:
    • FlexTimer (FTM) — 8-канальные модули для ШИМ, захвата/сравнения.
    • Программируемый Delay Block (PDB).
    • Low-Power Timer (LPTMR).
    • Real-Time Clock (RTC).
  • Коммуникационные интерфейсы:
    • UART (до 6 модулей, некоторые с поддержкой LIN и IrDA).
    • SPI (до 3 модулей).
    • I2C (до 3 модулей, поддержка SMBus).
    • I2S (интерфейс для аудио).
    • CAN — модуль FlexCAN (поддерживает протокол CAN 2.0 A/B).
  • Криптография: Модуль аппаратного шифрования и дешифрования (AES-128/192/256), генератор случайных чисел (RNG), модуль хеширования (SHA-1/256).
  • Системная надежность:
    • Контроль напряжения питания (LVD, LVW).
    • Циклический избыточный код (CRC).
    • Блок защиты от сбоев (WDOG, EWM).
• Рабочие условия:
  • Напряжение питания: 1.71 — 3.6 В (основной диапазон).
  • Температурный диапазон: -40°C до +105°C (расширенный промышленный).
  • Потребление: Активные режимы с оптимизацией энергопотребления, несколько режимов пониженного энергопотребления (VLPR, VLPW, STOP, etc.).
• Корпус: LQFP-100 (размер 14x14 мм). Это указано в суффиксе VLQ12 (V = промышленный диапазон, LQ = корпус LQFP, 100 ног).
• Тактовая система: Генераторы с внутренней подстройкой (ICS), осцилляторы (OSC), PLL для гибкой генерации тактовых частот.

Парт-номера (Part Numbers) и варианты в семействе

Модель MK21FX512AVLQ12 является частью матрицы семейства K21. Вариации строятся по принципу: MK21 F X 512 A V LQ 12

• Серия: K21 — семейство с USB OTG.
• Ядро: F = Cortex-M4 с FPU.
• Объем Flash: 512 = 512 КБ.
• Ревизия: A (может быть A, B, C и т.д., указывает на исправление errata).
• Температурный диапазон: V = промышленный (-40°C to +105°C).
• Корпус: LQ = LQFP.
• Количество выводов: 100 (в данном случае 12 означает 100 выводов в спецификации Freescale/NXP).

Другие популярные парт-номера в этом семействе (для поиска аналогов или downgrade/upgrade):

• MK21FN1M0AVLH12 — Cortex-M4, 1 МБ Flash, 256 КБ RAM, LQFP-64.
• MK21FN1M0AVMC12 — Cortex-M4, 1 МБ Flash, 256 КБ RAM, BGA-121.
• MK21FX512AVMC12 — Аналог вашей модели, но в корпусе BGA-121.
• MK21FN512AVLH12 — Cortex-M4, 512 КБ Flash, 128 КБ RAM, LQFP-64.
• MK21DX256VLH5 — Более ранняя версия (Cortex-M4, 256 КБ Flash, 256 КБ RAM, LQFP-64).

Важно: После приобретения Freescale компанией NXP в 2015 году, префикс изменился с MK на MKM или K21. Официальное название по NXP стало MKM14Z512AVLK100 или K21FN1M0AVLH12R. Однако "старые" парт-номера Freescale все еще широко используются в обороте и документации.

Совместимые и аналогичные модели

При поиске замены или аналога следует обращать внимание на:

1. Ядро и частота (Cortex-M4 120 МГц с FPU).
2. Объем памяти (Flash/RAM).
3. Ключевую периферию (USB OTG с PHY, CAN, AES).
4. Корпус и количество выводов (LQFP-100).
5. Напряжение питания и температурный диапазон.

Прямые аналоги и совместимые модели от NXP (Kinetis K):

• K21FX512AVLQ12 / MKM14Z512AVLK100 — это прямое переименование вашей модели в номенклатуре NXP.
• K21FN1M0AVLH12 — Модель с большим объемом Flash (1 МБ) и RAM (256 КБ), но в корпусе LQFP-64. Требует проверки распиновки.
• MK21FX512AVMC12 — Полный аналог по характеристикам, но в корпусе BGA-121.
• Другие модели из подсемейства K21 с суффиксами ...VLQ12 или ...VLK100.

Совместимые модели из других семейств NXP (для миграции):

• Kinetis K22 (Серия K22FN512): Более новая и доступная версия K21, с похожей периферией (есть USB FS/HS без PHY, требуется внешний). Модель MK22FN512VLH12 (LQFP-64) или MK22FX512AVLQ12 могут быть вариантом, но требуется тщательная проверка datasheet и наличия USB PHY.
• Kinetis K66 (Серия K66): Более мощные МК (180 МГц, больше периферии, Ethernet, USB HS). Например, MK66FN2M0VLQ18. Это upgrade по производительности.
• Серия LPC5500 от NXP (на ядре Cortex-M33): Более современная серия, но с другой периферией и экосистемой. Прямой заменой не является, но может рассматриваться для новых проектов.

Аналоги от других производителей (функционально близкие):

• STM32F4 от STMicroelectronics (например, STM32F407VG с USB OTG, Cortex-M4, но без встроенного PHY).
• SAM E70/S70/V70/V71 от Microchip (ATSAM) на ядре Cortex-M7 с USB HS.
• EFM32 Giant Gecko от Silicon Labs (с энергоэффективными ядрами).
• Tiva C Series TM4C129x от Texas Instruments (Cortex-M4, Ethernet, USB).

Важное замечание:

При замене на модель даже из того же семейства обязательно необходимо:

1. Сравнить даташиты и reference manual.
2. Проверить распиновку (pinout).
3. Учесть возможные различия в регистрах периферии и erratas (технических особенностях).
4. Проверить совместимость на уровне загрузчика (bootloader) и прошивки.

Микроконтроллер MK21FX512AVLQ12 остается отличным решением для проектов, где критичны наличие встроенного USB OTG PHY, аппаратного шифрования и промышленного температурного диапазона.