KinetisM微控制器：面向計量方案的攻城利器
發布時間：2014-7-16 10:08
發布者：wangjiamin
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如果您觀察周圍，就會發現日常生活中計量設備無處不在。我說的是家里安裝的所有電表、燃氣表、水表以及計熱表，更別提加油站和購物中心的流量表、秤和注冊系統了。目前生產的計費設備由微控制器進行電子控制。 在微控制器控制的典型計量應用中，計費數據的準確性首先取決于模數轉換器的精度（ A/D）、采樣頻率和足夠的計量計算動態范圍。另外，它還取決于軟件的可靠性，所以必須關注軟件對金融交易的影響。因此，半導體公司的目標是，開發的微控制器不僅能滿足測量精度、計算吞吐量和能源消耗等基本技術要求，而且還具有足夠的靈活性，可以提供將“合法”計量從應用的其他部分隔離的選項。 2013年10月，飛思卡爾推出了一個采用ARM Cortex-M0+內核的全新微控制器系列— Kinetis M。除了許多高分辨率的模擬外設、數字定時器、通信接口和帶獨立電源和溫度補償的實時時鐘外，這些微控制器還配備了硬件，控制接入存儲器、外設和集成在芯片上的I/O端口。 圖1顯示了Kinetis M微控制器框圖。從上圖可以 清 楚 看 出 ， 除了32位ARMCortex-M0+外，微控制器還提供四個 獨 立 的 24位 A/D轉 換 器 （ SD ADC），內置可編程的放大器（PGA），轉換速度可達100ksps。轉換器設計，再加上 作 原 理 （ 二 階 Sigma-Delta調 制器），支持在所有通道同時或采用精確定義的延遲來測量雙極模擬信號，范圍從幾微伏到一伏。 包含的其他模擬模塊是兩個高速模擬比較器（HSCMP），擁有可編程的磁滯5-30 MV，一個12通道的16位SAR A/D轉換器，以及一個擁有精確的1.2 V電壓參考，溫度系數為33 ppm/°C。設計該參考電壓的目的不僅是適用于提到的所有模擬模塊，而且通過一個內部放大器緩沖，它還可以用作板卡上其他電路的電壓參考源。但是，如果內部參考電壓的參數不夠的話，微控制器的模擬模塊可以由外部1.2 V參考電壓供電。 飛思卡爾的目標是設計非常適合計量應用的可編程器件。因此，該Kinetis M微控制器系列不僅包括Kinetis家族的標準模塊，還包括其他產品線的典型模塊。例如，互連矩陣中的內部信號、器件的輸入和輸出（XBAR）和四通道定時器（Quad Timer）是通常用于數字信號控制器（DSC）中的模塊。這些模塊允許應用開發人員更精密地連接內部外設，定義被測樣品之間的時間序列，還提供監測內部外設工作的選項。片上外設和I/O引腳連接XBAR模塊如圖2所示。 例如，這些模塊在一個典型的三相電表應用中可以用于從相電流測量（三個24位SD ADC）觸發相電壓測量（三個16位SAR ADC通道）。其他使用領域包括自主測量模擬信號周期（頻率），檢測RS-485和RS-232鏈路、調制的IEC 1107和38K紅外通信的通信速度，連接外部模擬sigmadelta調制器和生成高穩定性的校準脈沖。 內部時鐘生成模塊包含鎖頻環（FLL）、鎖相環（PLL）、低頻振蕩器（OSC32K）、高頻振蕩器（OSCMHZ）、32 kHz 和4/2 MHz的內部參考時鐘（IRC）模塊。 最后還有重要的一點，我必須提到有助于應用安全的模塊，包括符合家用電器安全標準（IEC 60730）的“看門狗”定時器、循環冗余校驗（CRC）加速器、隨機數發生器（RNGA）和侵入檢測（T amper）。 Kinetis M微控制器系列提供兩種存儲器配置和三種封裝。應用開發人員可以選擇的存儲器配置有64 KB或128 KB Flash，封裝有44 LGA、64和100 LQFP。采用64和100 LQFP封裝的器件衍生產品均包括一個標準的LCD控制器，可以處理的LCD段數分別為160段和288段。制造商保證溫度在–40°C 至+85°C范圍內、電源電壓為1.71V至3.6 V時，所有零部件都能正常工作。 表1列出了該器件的衍生產品、封裝和基本特性。 ...... 更多詳細內容和圖都在上傳的附件當中
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