KL2 – linia MCU Kinetis L z wbudowanym interfejsem USB

Kolejny krok rozwijania rodziny Kinetis L dotyczył wbudowania interfejsu USB full-speed 2.0 On-The-Go. Układy spełniające ten warunek należą do linii KL2. Również te mikrokontrolery zachowują kompatybilność z pozostałymi odmianami rodziny Kinetis L. W tym przypadku nie zmieniły się natomiast parametry pamięci Flash. Mikrokontrolery grupy KL2 (rys. 3), podobnie jak KL1 zawierają pamięci od 32 do 256 kB, zastosowano natomiast obudowy QFN32 5×5 mm i MBGA121.

Rys. 3. Schemat blokowy mikrokontrolera Kinetis L KL2

Ogólna charakterystyka rodziny Kinetis L

Mikrokontrolery rodziny Kinetis L stanowią kolejną generację układów z 32-bitowym rdzeniem ARM Cortex-M0+. W porównaniu z mikrokontrolerami 8/16-bitowymi odznaczają się 2-krotnie większą wydajnością procesora w przeliczeniu na jeden miliamper prądu zasilającego. Minimalizację mocy zasilana uzyskano m.in. dzięki zastosowaniu bardzo elastycznych trybów oszczędzania energii. Jedną z metod jest wprowadzanie bloków peryferyjnych w tryb asynchronicznego wstrzymania pracy. Peryferia takie jak: LPSCI, SPI, I²C, ADC, DAC, timer LP, DMA mogą pracować w trybach nie wymagających wybudzania rdzenia.

Dużą wydajność obliczeniową uzyskano dzięki bardzo mocnemu rdzeniowi ARM Cortex-M0+ taktowanemu przebiegiem o częstotliwości 48 MHz w całym zakresie napięć zasilających i w całym zakresie temperatury pracy (-40…+105°C). Dużym usprawnieniem dla programistów zwiększającym dodatkowo wydajność procesora jest bitowa obsługa urządzeń peryferyjnych. Każda linia portów I/O jest widziana indywidualnie bez konieczności maskowania słów wielobitowych. Dużą zwartość programu uzyskuje się dzięki rozkazom typu Thumb zachowującym jednak wydajność rozkazów 32-bitowych.

Przyspieszenie współpracy z peryferiami i pamięciami jest możliwe po zastosowaniu kanałów DMA. W mikrokontrolerach Kinetis L dostępne są 4 takie kanały.

Analogowe otoczenie mikrokontrolera jest widziane poprzez 12-bitowy przetwornik A/C o konfigurowanej rozdzielczości i częstotliwości próbkowania. Odpowiednie ustawienie tych parametrów ma duży wpływ na uzyskanie maksymalnego dla danej aplikacji współczynnika prędkości pracy w stosunku do zużywanej mocy. Mikrokontroler zawiera ponadto bardzo szybki komparator z 6-bitowym przetwornikiem DAC oraz niezależny 12-bitowy DAC obsługiwany przez kanał DMA.

Także przez kanały DMA jest realizowany dostęp do 6- i 2-kanałowego timera PWM. Inne procedury polegające na odmierzaniu czasu są wykonywane z użyciem 2-kanałowego 32-bitowego timera obsługiwanego przez system przerwań. Układy czasowe mogą pracować we wszystkich trybach oszczędzania energii za wyjątkiem VLS0. Mikrokontroler zawiera ponadto zegar czasu rzeczywistego z kalendarzem.

Interfejsy Human-Machine w systemach z mikrokontrolerami Kinetis L są implementowane z użyciem portów GPIO. Dostęp do nich może być zrealizowany dowolnymi metodami z wykorzystaniem kanału DMA włączenie. Możliwe jest także stosowanie do 16 przycisków pojemnościowych, które są obsługiwane przez specjalny, wbudowany interfejs.

Do komunikacji mikrokontrolera z otoczeniem przewidziano interfejsy I²C kompatybilny z SMBus V2, LPUART i SPI. I w tym przypadku możliwe jest korzystanie z kanałów DMA.
Zestawienie parametrów MCU rodziny Kinetis L zawarto w tab. 1.

Tab. 1. Zestawienie parametrów MCU rodziny Kinetis L

Porównanie z konkurencją

Producenci układów scalonych, szczególnie wielkiej skali integracji przywiązują bardzo dużą wagę do prac badawczo-rozwojowych. W laboratoriach i pracowniach konstrukcyjnych trwa bezustanna praca nad ulepszaniem produkowanych już wyrobów i opracowywaniem nowych. Poszukiwanie metod minimalizacji mocy zasilania mikrokontrolerów przez konstruktorów Freescale’a dało spektakularne wyniki, o czym przekonuje nas film zamieszczony powyżej. I chociaż podobne eksperymenty są często opracowywane tendencyjnie, tak żeby podkreślić zalety własnego wyrobu, to jednak efekt prezentowany na filmie jest dość przekonujący.