kl25-ch03kl25简介与硬件最小系统

1、第3章 KL25简介与硬件最小系统1主要内容：3.1 飞思卡尔Kinetis微控制器简介3.2 KL系列MCU概述与体系结构3.3 KL25系列存储映像3.4 KL25的引脚功能3.5 KL25硬件最小系统原理图3.6 实践硬件：KL25-FRDM3.7 本章小结3.1 飞思卡尔Kinetis系列微控制器简介 飞思卡尔在2010年飞思卡尔技术论坛（FTF2010）美国站推出了Kinetis系列微控制器。面向领域不同，Kinetis系列基于ARM Cortex-M内核陆续推出了Kinetis K系列、L系列、M系列、W系列。Kinetis K 系列飞思卡尔的Kinetis K 系列产品组合有超过

2、200种基于ARM Cortex-M4结构的低功耗，高性能、可兼容的微控制器。目标应用领域是便携式医疗设备、仪器仪表、工业控制及测量设备等。2Kinetis L 系列飞思卡尔的Kinetis L系列MCU不仅汲取了新型ARM Cortex-M0+处理器的卓越能效和易用性、功耗更低、价格更低、效率更高，而且体现了Kinetis 产品优质的性能、多元化的外设、广泛的支持和可扩展性。目标应用领域是8/16位为微控制器应用领域的升级换代，适用于价格敏感、能效比相对较高领域，如手持设备、智能终端等。Kinetis M 系列飞思卡尔的Kinetis M 系列也是基于32位ARM Cortex-M0+内核的

3、MCU。 目标应用领域是经济高效的单相或两相电表设计中。Kinetis W 系列飞思卡尔的Kinetis W 系列MCU扩展了Kinetis K系列基于ARM Cortex -M4的成功之处。目标应用领域是智能电表、传感器控制网络、工业控制、数据采集等。33.2 KL系列MCU概述与体系结构3.2.1 KL系列MCU概述Kinetis L系列MCU的简明特点：（1）内核单周期访问内存速度可达1.77 CoreMark/MHz。（2）执行跟踪缓冲区：实现轻量级追踪解决方案，更快定位修正“bug”。（3）BME（Bit Manipulation Engine）：位带操作引擎技术支持对外围寄存器的操

4、作，与传统的读、修改、写技术相比，减轻代码量和周期数。（4）对外设和内存，最多提供4通道DMA请求服务，同时最大化减轻CPU介入。（5）CPU工作频率最大可支持48MHz。41. Kinetis L系列MCU的型号标识 飞思卡尔 Kinetis系列MCU的型号众多，但同一子系列的CPU核是相同的，多种型号只是为了适用于不同的应用场合。Kinetis L系列命名格式为：“Q KL# A FFF R T PP CC (N)”52. Kinetis L系列MCU的共性Kinetis L系列MCU由五个子系列组成，分别是：KL0 x、KL1x、KL2x、KL3x、KL4x。从应用的角度而言，KL0 x

5、属于入门级芯片，KL1x属于通用型芯片，而KL2x、KL3x、KL4x则更具针对性，KL2x系列具有USB OTG技术，KL3x系列支持段式LCD，KL4x系列为KL的旗舰系列，支持功能也最丰富。Kinetis L系列MCU在内核、低功耗、存储器、模拟信号、人机接口、安全性、定时器及系统特性等方面具有一些共同特点。63. KL25子系列MCU简介本书以KL25子系列为蓝本阐述嵌入式技术基础，至本书出版时，该系列共有12个具体芯片型号。共同特点有：CPU工作频率为48MHz；工作电压为1.71V 3.6V；运行温度范围为-40 105；具有64B的Cache；具有USB OTG、定时器、DMA、

6、UART、SPI、IIC、TSI、16位ADC、12位DAC等模块。7 3.2.2 KL系列MCU体系结构KL系列MCU是以AMBA总线规范为架构SOC（System on chip）。一般来说，AMBA架构包含高性能系统总线 （AHB，Advanced High Performace Bus）和低速、低功耗的外设总线（APB ，Advanced PeriPheral Bus）。 系统总线AHB是负责连接ARM内核、DMA 控制器、片内存储器或其他需要高带宽的模块。外设总线APB则是用来连接系统的外围慢速模块，其协议规则相对系统总线AHB来说较为简单，它与系统总线AHB之间则通过总线桥（Bus

7、 bridge）相连，期望能減少系统总线的负载。8KL系列MCU体系结构图91AMBA总线规范ARM公司定义了AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）总线规范，它是一组针对基于ARM内核、片内系统之间通信而设计的标准协议。在AMBA总线规范中，定义了AHB，APB，ASB这3种总线。2总线桥（Bus Bridge）总线桥（Bus Bridge），在KL25参考手册中也被称为外设桥（Peripheral bridge），给外设桥的名字是AIPS-Lite。外设桥的作用是把交叉开关（Crossbar switch）接口协议，转换成私有外设总线协

8、议（IPS/APB）。3交叉开关 （Crossbar switch）交叉开关（Crossbar switch）将总线主机与总线从机相连，该结构允许多达4路主机同时访问不同总线从机。103.3 KL25系列存储映像KL25把M0+内核之外的模块，用类似存储器地址的方式，统一分配地址。1.ROM区(FLASH区)存储映像片内ROM区地址空间（0 x0000_0000 - 0 x1FFF_FFFF），用来存储程序代码、中断向量表、只读数据等，总计512MB。MKL25Z128VLK4为128KB,其地址为： 0 x0000_0000 - 0 x0001_FFFF2. RAM区存储映像片内RAM区该区

9、域被用来存储数据，包括堆栈，也能用来存储程序代码。113.4 KL25的引脚功能12本书以80引脚LQFP封装的MKL25Z128VLK4芯片为例阐述ARM Cortex-M0+ 架构的Kinetis MCU的编程和应用。若没有特殊说明，本书的KL25均指MKL25Z128VLK4芯片。从需求与供给的角度把MCU的引脚分为“硬件最小系统引脚”与“I/O端口资源类引脚”两大类。1. 硬件最小系统引脚KL25硬件最小系统引脚包括电源类引脚、复位脚晶振引脚等，如表所示132. I/O端口资源类引脚 除去需要服务的引脚外，其他引脚可以为实际系统提供I/O服务。芯片提供服务的引脚也可称为I/O端口资源类

10、引脚。KL25（80引脚LQFP封装）具有61个I/O引脚。143.5 KL25-FRDM评估板原理图FRDM-KL25Z是一款超低成本开发平台，面向基于ARM Cortex-M0+处理器的Kinetis L系列 KL1x (KL14/15)和KL2x (KL24/25) MCU。该硬件的特性包括可轻松访问MCU I/O，配备电池，低功率运行，采用可搭配扩展板的标准规格，以及用于闪存编程和运行控制的内置调试接口。151. 电源及其滤波电路电路中需要大量的电源类引脚用来提供足够的电流容量同时保持芯片电流平衡，所有的电源引脚必须外接适当的滤波电容抑制高频噪音。去耦是指对电源采取进一步的滤波措施，去

11、除两级间信号通过电源互相干扰的影响。2. 复位电路及复位功能复位，意味着MCU一切重新开始。复位引脚为T_RST。若T_RST信号有效（低电平）则会引起MCU复位。3.晶振电路晶振电路为芯片提供准确的工作时钟。作为振荡源的晶体振荡器分为无源晶振（Crystal）和有源晶振（Oscillator）两种类型。4. OPENSDA 接口电路通过OPENSDA接口可以实现程序下载和调试功能。163.6 实践硬件：KL25-FRDM173.6.1 KL25-FRDM评估板181.KL25Z128VLK4芯片 ARMCortex-M0+内核，频率8MHZ ，128 KB闪存，16KB SRAM，80LQF

12、P封装，多种通信接口(参考KL25 Sub-Family Reference Manual.pdf文档)U3。2. PK20DX128VFM5芯片主要实现OpenSDA接口功能（参考文档K20P32M50SF0.pdf ）U6；3 74LVC125AD NXP公司4路3态缓冲器（参考74LVC125A说明）U4。4.MMA8451Q是frrescale的3相数字加速度传感器（参考MMA8451Q.pdf）U7。5.RGB LED接口D3。6.电容触摸接口。193.7 本章小结本章内容对于嵌入式初学者学习kinetis L系列控制器提供了基本硬件知识概貌。（1）介绍Kinetis 全系列MCU，包括子系列特性以及应用领