KinetisM微控制器：面向計(jì)量方案的攻城利器

發(fā)布時間：2014-7-16 10:08 發(fā)布者：wangjiamin

如果您觀察周圍，就會發(fā)現(xiàn)日常生活中計(jì)量設(shè)備無處不在。我說的是家里安裝的所有電表、燃?xì)獗�、水表以及�?jì)熱表，更別提加油站和購物中心的流量表、秤和注冊系統(tǒng)了。目前生產(chǎn)的計(jì)費(fèi)設(shè)備由微控制器進(jìn)行電子控制。

在微控制器控制的典型計(jì)量應(yīng)用中，計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性首先取決于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度（ A/D）、采樣頻率和足夠的計(jì)量計(jì)算動態(tài)范圍。另外，它還取決于軟件的可靠性，所以必須關(guān)注軟件對金融交易的影響。因此，半導(dǎo)體公司的目標(biāo)是，開發(fā)的微控制器不僅能滿足測量精度、計(jì)算吞吐量和能源消耗等基本技術(shù)要求，而且還具有足夠的靈活性，可以提供將“合法”計(jì)量從應(yīng)用的其他部分隔離的選項(xiàng)。

2013年10月，飛思卡爾推出了一個采用ARM Cortex-M0+內(nèi)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(shè)、數(shù)字定時器、通信接口和帶獨(dú)立電源和溫度補(bǔ)償?shù)膶?shí)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(shè)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(dú) 立的 24位 A/D轉(zhuǎn) 換器（ SD ADC），內(nèi)置可編程的放大器（PGA），轉(zhuǎn)換速度可達(dá)100ksps。轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，再加上作原理（二階 Sigma-Delta調(diào) 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(zhuǎn)換器，以及一個擁有精確的1.2 V電壓參考，溫度系數(shù)為33 ppm/°C。設(shè)計(jì)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(nèi)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(nèi)部參考電壓的參數(shù)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(biāo)是設(shè)計(jì)非常適合計(jì)量應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)模塊，還包括其他產(chǎn)品線的典型模塊。例如，互連矩陣中的內(nèi)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(shù)字信號控制器（DSC）中的模塊。這些模塊允許應(yīng)用開發(fā)人員更精密地連接內(nèi)部外設(shè)，定義被測樣品之間的時間序列，還提供監(jiān)測內(nèi)部外設(shè)工作的選項(xiàng)。片上外設(shè)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(yīng)用中可以用于從相電流測量（三個24位SD ADC）觸發(fā)相電壓測量（三個16位SAR ADC通道）。其他使用領(lǐng)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(diào)制的IEC 1107和38K紅外通信的通信速度，連接外部模擬sigmadelta調(diào)制器和生成高穩(wěn)定性的校準(zhǔn)脈沖。

內(nèi)部時鐘生成模塊包含鎖頻環(huán)（FLL）、鎖相環(huán)（PLL）、低頻振蕩器（OSC32K）、高頻振蕩器（OSCMHZ）、32 kHz 和4/2 MHz的內(nèi)部參考時鐘（IRC）模塊。

最后還有重要的一點(diǎn)，我必須提到有助于應(yīng)用安全的模塊，包括符合家用電器安全標(biāo)準(zhǔn)（IEC 60730）的“看門狗”定時器、循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）加速器、隨機(jī)數(shù)發(fā)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(yīng)用開發(fā)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(chǎn)品均包括一個標(biāo)準(zhǔn)的LCD控制器，可以處理的LCD段數(shù)分別為160段和288段。制造商保證溫度在–40°C 至+85°C范圍內(nèi)、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(chǎn)品、封裝和基本特性。

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更多詳細(xì)內(nèi)容和圖都在上傳的附件當(dāng)中

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