Freescale MK21FX512VMD12

Отличный выбор микроконтроллера. Freescale MK21FX512VMD12 — это высокопроизводительный 32-битный МК семейства Kinetis K2x, ориентированный на встраиваемые приложения с требованиями к высокой вычислительной мощности, богатой периферии и надежности.

Краткое описание

MK21FX512VMD12 построен на ядре ARM Cortex-M4 с блоком аппаратного ускорения операций с плавающей запятой (FPU), что делает его идеальным для задач цифровой обработки сигналов (ЦОС), точного управления электродвигателями, сложных алгоритмов управления и приложений, требующих математических вычислений.

Ключевые акценты этого микроконтроллера:

• Высокая производительность: до 120 МГц.
• Большой объем памяти: 512 КБ флеш-памяти и 128 КБ ОЗУ.
• Расширенная периферия: Особенно выделяются интерфейсы связи (множество UART, SPI, I²C, USB, Ethernet).
• Надежность: Наличие контроллера внешнего шинного интерфейса (FlexBus) и контроллера SDRAM позволяет работать с внешней памятью, что редкость для Cortex-M4.
• Аналоговые возможности: Быстрый 16-битный АЦП и два 12-битных ЦАП.

Подробные технические характеристики

| Параметр | Значение / Описание | | :--- | :--- | | Ядро | ARM Cortex-M4 с FPU (Single Precision) | | Тактовая частота | До 120 МГц | | Flash-память (программа) | 512 КБ | | ОЗУ (SRAM) | 128 КБ | | Серийный интерфейс отладки | JTAG/SWD (Serial Wire Debug), трассировка через пины (SWO) | | Таймеры | • Программируемый модуль задержки (PDB)
• 2 x FlexTimer (FTM) с поддержкой ШИМ, захвата/сравнения
• Низкочастотный таймер (LPTMR)
• Часы реального времени (RTC) | | Аналоговые интерфейсы | • 16-битный АЦП (ADC) до 1 Мвыб/с (дифф. и single-ended)
• 2 x 12-битных ЦАП (DAC)
• Компараторы напряжения (CMP) | | Интерфейсы связи | • USB 2.0 Full-Speed OTG (с встроенным PHY)
• 10/100 Mbit Ethernet MAC (IEEE 1588 capable) – ключевая особенность
• 2 x модуля UART (с поддержкой LIN, IrDA)
• 3 x модуля SPI
• 3 x модуля I²C (с поддержкой SMBus)
• Контроллер шины FlexBus (для подключения внешних устройств, LCD)
• Контроллер SDRAM (для работы с внешней SDRAM памятью) | | Системная безопасность и защита | • Криптографический ускоритель (AES, DES, SHA, MD5, RNG)
• Контроль целостности памяти (ECC для флеш-памяти)
• Защита от вскрытия (Tamper Detection) | | Управление питанием | Низковольтные режимы (VLPR, VLPW, VLPS), стоп-режимы. | | Напряжение питания | 1.71 В – 3.6 В | | Корпуса | Основной для данной маркировки: 144-контактный LQFP (Low-Profile Quad Flat Package). Также доступен в BGA. | | Температурный диапазон | Промышленный: -40°C до +105°C |

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Важно понимать, что NXP (которая приобрела Freescale) использует сложную систему маркировки. MK21FX512VMD12 — это полный парт-номер, включающий в себя все ключевые параметры.

Расшифровка MK21FX512VMD12:

• MK: Семейство Kinetis.
• 21: Подсемейство K2x (K21).
• F: Наличие блока FPU (с плавающей точкой).
• X: Расширенный температурный диапазон (-40°C..+105°C).
• 512: Объем Flash-памяти (512 КБ).
• V: Объем RAM (128 КБ, код "V").
• M: Версия ядра/модуля.
• D: Количество контактов (144-pin, код "D").
• 12: Частота/версия (120 МГц).

Совместимые и альтернативные модели (в рамках семейства K2x)

При поиске аналога или замены нужно ориентироваться на ключевые особенности: ядро Cortex-M4 с FPU, Ethernet, USB, FlexBus/SDRAM. Семейство K2x построено по модульному принципу.

1. Прямые аналоги с разным объемом памяти/пинов:

   • MK21FN1M0AVMD12 – 1 МБ Flash, 256 КБ RAM, 144 LQFP.
   • MK21FX512AVML12 – 512 КБ Flash, 256 КБ RAM, 121 BGA.
   • MK21FN1M0AVLH12 – 1 МБ Flash, 256 КБ RAM, 64 LQFP (меньше пинов, нет некоторых интерфейсов).
   • MK21DX256VMD5 – 256 КБ Flash, 128 КБ RAM, 100 МГц (более старая ревизия).

2. Совместимые модели из других семейств NXP (более современные или аналогичные):

   • Kinetis K6x (Серия с Ethernet и USB): Например, MK64FN1M0VLL12. Более новая серия, также Cortex-M4F, Ethernet, USB, часто используется как функциональный аналог или upgrade.
   • Серия Kinetis KE1xF: Имеет аналогичный набор периферии (Ethernet, USB, FlexBus) и может рассматриваться как альтернатива.
   • Серия LPC5500 от NXP (на ядре Cortex-M33): Не является прямой заменой по пинам, но для новых разработок предлагает современную периферию, включая HS USB и Ethernet, при большей энергоэффективности.

3. Важное примечание по совместимости:

   • Периферия и пины: При переходе на другую модель (даже в рамках K2x) необходимо тщательно сверять таблицу назначения выводов (Pinout) и ревизии silicon (маскировочный набор). Распиновка и наличие конкретных функций на конкретных пинах могут отличаться.
   • Программное обеспечение: Для всех микроконтроллеров Kinetis K-серии можно использовать единый пакет SDK от NXP (MCUXpresso SDK), что облегчает миграцию между моделями. Драйверы и middleware (для USB, Ethernet, RTOS) будут совместимы на уровне API.

Вывод: MK21FX512VMD12 — это мощный и хорошо оснащенный микроконтроллер, особенно востребованный в сетевых устройствах, промышленной автоматизации, медицинских приборах и сложных системах управления. При поиске замены или аналога в первую очередь стоит смотреть на другие модели линейки K21 или K64 от NXP.