不久前，飛思卡爾推出了Kinetis E系列MCU(微控制器)。該MCU具有強(qiáng)大的抗電磁干擾性和優(yōu)越的性能，而且完全是在中國(guó)設(shè)計(jì)、測(cè)試，面向中國(guó)市場(chǎng)打造的一個(gè)全新MCU系列。
眾所周知，Kinetis系列是飛思卡爾基于A(yíng)RM Cortex-M系列的MCU產(chǎn)品。此前，飛思卡爾已推出了兩個(gè)通用MCU系列(如圖1)，基于Cortex-M4的Kinetis K系列，和基于Cortex-M0+的低功耗Kinetis L系列。Kinetis E系列基于Cortex-M0+內(nèi)核，是業(yè)界首款基于Cortex-M0+處理器架構(gòu)的5V MCU，其特點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng)，適合在非常惡劣的電磁環(huán)境下工作。
E系列為何能在業(yè)界率先推出抗強(qiáng)噪聲環(huán)境的MCU?這源于飛思卡爾過(guò)去幾十年的MCU經(jīng)驗(yàn)積累，諸如成功的S08產(chǎn)品架構(gòu)和抗干擾know-how(訣竅)，并基于低功耗的ARM Cortex-M0+設(shè)計(jì)了這款產(chǎn)品。
E系列是如何推出的?實(shí)際上，這款產(chǎn)品是飛思卡爾的蘇州設(shè)計(jì)中心設(shè)計(jì)的，在天津進(jìn)行測(cè)試的，所以完全在中國(guó)人做的，并服務(wù)于中國(guó)等市場(chǎng)的馬達(dá)控制、功率轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)等對(duì)ESD/EFT要求高的場(chǎng)合。
工業(yè)級(jí)、易于使用
現(xiàn)在市場(chǎng)上有很多32位MCU供應(yīng)商，但是很多MCU并沒(méi)有在性能上進(jìn)一步提升。實(shí)際上，馬達(dá)控制、電源轉(zhuǎn)換市場(chǎng)等對(duì)MCU性能的要求非常高，需要MCU在非常惡劣的環(huán)境或噪音環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作。
飛思卡爾擁有全球最大的ESD/EFT(靜電放電/電快速瞬變脈沖群)抗干擾實(shí)驗(yàn)室，設(shè)在中國(guó)天津。在蘇州和天津兩地員工的配合下，Kinetis E系列有很多特殊性能來(lái)保證可靠性和安全性，符合IEC 61000-4-2和61000-4-4標(biāo)準(zhǔn)。
而且，現(xiàn)有的8位和16位MCU已不適應(yīng)處理器對(duì)軟件堆棧和協(xié)議的要求。因此，從8/16位到32位MCU的遷移正在興起，使用32位MCU可以大幅提高性能。
再有，工業(yè)客戶(hù)相對(duì)比較保守，不像消費(fèi)類(lèi)客戶(hù)的變化非?？?。但工業(yè)客戶(hù)現(xiàn)在也面臨著極大的挑戰(zhàn)，因此變得很糾結(jié)，一方面不愿意接受新的技術(shù)，二是最終用戶(hù)對(duì)他們的要求越來(lái)越多。而Kinetis E系列既保證了是工業(yè)級(jí)的產(chǎn)品，又容易使用。
KE02適合高效和嚴(yán)苛環(huán)境
KE02是E系列的首款產(chǎn)品。E系列目前計(jì)劃投放五款產(chǎn)品。今年年底之前還會(huì)有兩款產(chǎn)品投放市場(chǎng)，明年下半年將繼續(xù)投放兩款。新產(chǎn)品將在混合信號(hào)或高壓等方面增強(qiáng)性能。
E系列的特點(diǎn)如下：
● 性能強(qiáng)大：5V運(yùn)行電壓和I/O等級(jí)使這些MCU在因?yàn)橄到y(tǒng)生成的噪音和EMI(電磁干擾)而出現(xiàn)信號(hào)中斷時(shí)更加可靠。
● 功能強(qiáng)大：E系列采用Cortex-M0+處理器構(gòu)建，憑借優(yōu)于8位和16位MCU的代碼密度交付3倍的CoreMark/MHz;單指令位操作引擎分流處理器以實(shí)現(xiàn)更高性能;快速、單周期GPIO可用于模擬專(zhuān)用通信接口。
● EMC(電磁兼容)方面，EFT、PESD和AC電源繼電器測(cè)試中具有強(qiáng)大表現(xiàn)。
● 開(kāi)發(fā)非常簡(jiǎn)單和開(kāi)放。飛思卡爾Freedom是低成本的12美元的開(kāi)發(fā)工具，同時(shí)飛思卡爾也支持第三方的開(kāi)發(fā)工具。飛思卡爾的平臺(tái)是開(kāi)源的，也歡迎所有中國(guó)開(kāi)發(fā)工具廠(chǎng)商支持。
E系列的推出，不僅是飛思卡爾的自豪，也是中國(guó)工程師才華的見(jiàn)證。因?yàn)镋系列創(chuàng)造了一系列記錄——只用了極短的時(shí)間就完成了設(shè)計(jì)到最后測(cè)試，并且設(shè)計(jì)堪稱(chēng)精致完美。例如：E系列擁有85%的芯片利用率，而業(yè)界一般是70%利用率。通常連線(xiàn)越多，利用率越低，因?yàn)檫B線(xiàn)占用die(芯片)的尺寸越大。利用率越高表示布局和布線(xiàn)時(shí)沒(méi)用的地方越小。另外，一版就流片成功?！斑@證明了中國(guó)設(shè)計(jì)師已經(jīng)是世界級(jí)的設(shè)計(jì)師，他們的勤奮、對(duì)細(xì)節(jié)的關(guān)注和技術(shù)水平，與全球的設(shè)計(jì)師相比不差，甚至更好?！憋w思卡爾高級(jí)副總裁兼微控制器部門(mén)總經(jīng)理Geoff Lees說(shuō)。
目前飛思卡爾微控制器部在中國(guó)擁有強(qiáng)大的工程團(tuán)隊(duì)，并在上海、蘇州和天津等地設(shè)有IC設(shè)計(jì)中心。
中國(guó)應(yīng)用——電機(jī)控制和電源轉(zhuǎn)換
Kinetis E系列適合多種工業(yè)應(yīng)用，其中目標(biāo)市場(chǎng)之一是電機(jī)控制和電源轉(zhuǎn)換。
電機(jī)控制
在現(xiàn)代電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)于電機(jī)控制的要求已不僅僅停留在滿(mǎn)足節(jié)能要求的通用變頻器及速度控制，而越來(lái)越需要精確的位置控制和電流等控制，這可以大大減少電機(jī)的震動(dòng)噪音，提供舒適、智能的控制等。而電磁干擾是擺在電機(jī)控制中的一大挑戰(zhàn)。一方面，要在自己的電路設(shè)計(jì)上盡量減少電磁干擾的產(chǎn)生;另一方面，在所處的電磁環(huán)境中能正常工作。
而Kinetis E系列適合在惡劣的電磁環(huán)境下工作。飛思卡爾對(duì)Kinetis E做了一個(gè)微波爐測(cè)試。眾所周知，微波爐能產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁波。作為微波爐控制器電路板，將KE02做主控MCU，電路板和系統(tǒng)級(jí)測(cè)試基于IEC 61000-4-4(EFT)、IEC61000-4-2(PESD)和中國(guó)家電本地AC電源繼電器測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示滿(mǎn)足各項(xiàng)指標(biāo)。例如滿(mǎn)足電路板級(jí)IEC 61000-4-4(EFT)指標(biāo)：±4.4kV，IEC 61000-4-2(PESD)指標(biāo)：間接接觸放電±20kV，中國(guó)家電本地AC電源繼電器測(cè)試：6次開(kāi)啟無(wú)復(fù)位。
E系列適用于眾多電機(jī)及應(yīng)用，例如交流感應(yīng)電機(jī)(ACIM)、無(wú)刷直流電機(jī)(BLDC)、步進(jìn)電機(jī)、永磁電機(jī)(PMSM)、通用電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、交流電機(jī)、直流電機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、轉(zhuǎn)子、執(zhí)行器和伺服電機(jī)等。飛思卡爾擁有成套的電機(jī)控制處理器的產(chǎn)品、強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具和諸多專(zhuān)家，支持面向大量應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)高效且節(jié)能的電機(jī)控制。
電源轉(zhuǎn)換
市場(chǎng)因素正在推動(dòng)智能電源的發(fā)展，包括電源的外部控制和生產(chǎn)中的軟件配置。實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的方法之一就是在電源轉(zhuǎn)換回路中采用數(shù)字反饋控制。電源設(shè)計(jì)人員已經(jīng)在智能電源中采用了MCU來(lái)實(shí)現(xiàn)通信、監(jiān)視、控制和諸如上電時(shí)序、軟啟動(dòng)和拓?fù)淇刂频却_定性功能。然而，電源本身又是產(chǎn)生干擾的重災(zāi)區(qū)，就是在不久前，由于沒(méi)有合適的抗干擾效率的技術(shù)，對(duì)電源轉(zhuǎn)換回路進(jìn)行完全的數(shù)字控制仍是難題。包含抗干擾的MCU的出現(xiàn)才使得完全的數(shù)字控制成為可能，而Kinetis E系列是一種合適之選。
小結(jié)
Kinetis E系列器件是業(yè)界最具擴(kuò)展能力的ARM Cortex-M0+ MCU產(chǎn)品。Kinetis E系列產(chǎn)品可在復(fù)雜電氣噪聲環(huán)境和要求高可靠性的應(yīng)用中保持高穩(wěn)定性，而且有豐富的內(nèi)存、外設(shè)和產(chǎn)品包可供選擇。它們具有通用的外設(shè)和引腳數(shù)量，使開(kāi)發(fā)人員能夠輕松實(shí)現(xiàn)相同MCU系列內(nèi)或多個(gè)MCU系列間的遷移，以利用更多存儲(chǔ)器或特性集成。這種可擴(kuò)展性使開(kāi)發(fā)人員能夠在Kinetis E系列上實(shí)現(xiàn)其終端產(chǎn)品平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化，最大程度地提高硬件和軟件的再利用，并縮短產(chǎn)品上市所需的時(shí)間。
關(guān)于易絡(luò)盟—飛思卡爾MCU設(shè)計(jì)大賽
2014易絡(luò)盟—飛思卡爾MCU設(shè)計(jì)大賽將于2013年10月15日至2014年04月15日進(jìn)行。大賽將邀請(qǐng)嵌入式設(shè)計(jì)工程師基于飛思卡爾Kinetis MCU系列進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。競(jìng)賽旨在激勵(lì)嵌入式工程師加快創(chuàng)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。
