Freescale TWR-K21F120MA

Отличный выбор! Freescale (ныне NXP) TWR-K21F120MA — это одна из самых популярных и удачных отладочных плат (Tower System) для знакомства с высокопроизводительными микроконтроллерами семейства Kinetis K на ядре ARM Cortex-M4.

Описание

TWR-K21F120MA — это модуль системного уровня (Tower Module) в рамках модульной экосистемы Freescale Tower System. Плата предназначена для оценки, прототипирования и разработки приложений на базе микроконтроллера MK21FN1M0AVMC12.

Ключевая особенность платы — её модульность. Она может работать как самостоятельная отладочная плата (с подключением по USB), но её истинная сила раскрывается при установке в Tower System Chassis (корпус-конструктор). Это позволяет стыковать её с десятками других специализированных модулей (TWR-модулей) для расширения функциональности: сенсорными панелями, платами беспроводной связи, драйверами двигателей, ЖК-дисплеями и т.д., создавая сложные прототипы без необходимости пайки.

Плата оснащена встроенным отладчиком OpenSDA (первого поколения), который предоставляет интерфейсы отладки (CMSIS-DAP) и виртуальный COM-порт для связи с ПК.

Технические характеристики

Ядро и производительность:

• Микроконтроллер: NXP (Freescale) MK21FN1M0AVMC12
• Ядро: ARM Cortex-M4 с блоком вычислений с плавающей запятой (FPU)
• Тактовая частота: до 120 МГц
• Flash-память: 1 МБ
• ОЗУ (SRAM): 128 КБ

Периферия на борту модуля TWR-K21F120MA:

• Отладка: Интерфейс OpenSDA (с микроконтроллером Kinetis KL25Z) с разъёмом mini-USB.
• Сенсорный интерфейс: Кнопка сброса и 4 тактильные кнопки.
• Индикация: 4 светодиода (3 пользовательских, 1 для питания).
• Расширение: Два высокоскоростных разъёма Tower Elevator (по 80 контактов каждый) для подключения к системе Tower или другим платам расширения. Эти разъёмы выводят все сигналы микроконтроллера.
• Аналоговые интерфейсы: Встроенный потенциометр для тестирования АЦП.
• Связь: Разъём для модуля TWR-PROTO (макетная плата) и разъёмы для подключения TWR-SER (модуль преобразователей интерфейсов RS-232/RS-485/CAN).

Важные элементы питания:

• Питание может поступать через USB-порт OpenSDA, через разъёмы Tower System или от внешнего источника.
• На плате есть перемычки для измерения потребления тока (Energy Measurement).

Программная поддержка:

• Поддерживается широким спектром сред разработки: MCUXpresso IDE, IAR Embedded Workbench, Keil MDK.
• Совместима с экосистемой MCUXpresso SDK (ранее Kinetis SDK), предоставляющей драйверы, middleware и примеры кода.
• Работает с mbed онлайн-платформой (через прошивку OpenSDA).

Парт-номера и совместимые модели

1. Основной парт-номер:

• TWR-K21F120MA — полное название отладочного модуля.

2. Ключевой микроконтроллер на плате:

• MK21FN1M0AVMC12 — это конкретная модификация в корпусе LQFP144. Важные варианты в этом семействе:
  • MK21FN1M0AVMC12 (1MB Flash, 128KB RAM, 120 МГц, LQFP144) — именно на плате.
  • MK21FN1M0AVLH12 (аналогичный, но в корпусе LQFP64) — популярен для коммерческих продуктов.
  • MK21FN1M0AVMD12 (в корпусе BGA144).
  • Модели с другим объемом памяти: MK21FN512VMC12 (512KB Flash), MK21FN256VMC12 (256KB Flash).

3. Совместимые модули Tower System (TWR-модули): Экосистема Tower огромна. С TWR-K21F120MA совместимы сотни модулей. Вот основные категории:

• Драйверы и силовая электроника: TWR-MC-LV, TWR-MC-PM, TWR-DC-LV, TWR-DC-PM (для управления двигателями).
• Человеко-машинный интерфейс (HMI): TWR-LCD-RGB (LCD), TWRPI-OLED (OLED), любые сенсорные панели.
• Связь и сети: TWR-WIFI-AR4100 (Wi-Fi), TWR-PROTO (макетная плата), TWR-SER (последовательные интерфейсы).
• Сенсоры: TWR-SENSOR-PAK (набор датчиков), TWRB-KW01 (Zigbee).
• Интерфейсные и системные: TWR-ELEV (переходные платы для стыковки модулей), TWR-KV10Z, TWR-KV11Z (другие процессорные модули).

4. Прямые аналоги и конкуренты (другие отладочные платы для Kinetis K2x):

• FRDM-K22F — более простая и дешёвая плата формата Freedom Board от NXP на MK22FN512VLH12 (120 МГц, 512KB Flash). Является логическим преемником для многих проектов.
• FRDM-K64F — ещё одна популярная плата Freedom на более мощном MK64FN1M0VLL12 (120 МГц, Cortex-M4, 1MB Flash, Ethernet, USB Host/Device). Часто используется как альтернатива.
• TWR-K60F120M — модуль Tower для более старого семейства Kinetis K60 (также Cortex-M4, с Ethernet).

Итог

TWR-K21F120MA — это мощный, гибкий и профессиональный инструмент для разработки, особенно в рамках модульной системы Tower. Он идеально подходит для:

• Обучения работе с ARM Cortex-M4 и периферией Kinetis.
• Создания комплексных прототипов с использованием дополнительных TWR-модулей.
• Разработки требовательных приложений с использованием FPU (обработка сигналов, управление).
• Оценки возможностей микроконтроллеров Kinetis K21/K22 для последующего использования в конечных продуктах.

Для новых проектов сегодня часто рекомендуют обратить внимание на более современные и доступные платы FRDM-K22F или FRDM-K64F, но если у вас есть доступ к экосистеме Tower или требуется конкретная периферия K21, TWR-K21F120MA остается отличным выбором.