1、第3章 KL25簡介與硬件最小系統1主要內容：3.1 飛思卡爾Kinetis微控制器簡介3.2 KL系列MCU概述與體系結構3.3 KL25系列存儲映像3.4 KL25的引腳功能3.5 KL25硬件最小系統原理圖3.6 實踐硬件：KL25-FRDM3.7 本章小結3.1 飛思卡爾Kinetis系列微控制器簡介 飛思卡爾在2010年飛思卡爾技術論壇（FTF2010）美國站推出了Kinetis系列微控制器。面向領域不同，Kinetis系列基于ARM Cortex-M內核陸續推出了Kinetis K系列、L系列、M系列、W系列。Kinetis K 系列飛思卡爾的Kinetis K 系列產品組合有超過

2、200種基于ARM Cortex-M4結構的低功耗，高性能、可兼容的微控制器。目標應用領域是便攜式醫療設備、儀器儀表、工業控制及測量設備等。2Kinetis L 系列飛思卡爾的Kinetis L系列MCU不僅汲取了新型ARM Cortex-M0+處理器的卓越能效和易用性、功耗更低、價格更低、效率更高，而且體現了Kinetis 產品優質的性能、多元化的外設、廣泛的支持和可擴展性。目標應用領域是8/16位為微控制器應用領域的升級換代，適用于價格敏感、能效比相對較高領域，如手持設備、智能終端等。Kinetis M 系列飛思卡爾的Kinetis M 系列也是基于32位ARM Cortex-M0+內核的

3、MCU。 目標應用領域是經濟高效的單相或兩相電表設計中。Kinetis W 系列飛思卡爾的Kinetis W 系列MCU擴展了Kinetis K系列基于ARM Cortex -M4的成功之處。目標應用領域是智能電表、傳感器控制網絡、工業控制、數據采集等。33.2 KL系列MCU概述與體系結構3.2.1 KL系列MCU概述Kinetis L系列MCU的簡明特點：（1）內核單周期訪問內存速度可達1.77 CoreMark/MHz。（2）執行跟蹤緩沖區：實現輕量級追蹤解決方案，更快定位修正“bug”。（3）BME（Bit Manipulation Engine）：位帶操作引擎技術支持對外圍寄存器的操

4、作，與傳統的讀、修改、寫技術相比，減輕代碼量和周期數。（4）對外設和內存，最多提供4通道DMA請求服務，同時最大化減輕CPU介入。（5）CPU工作頻率最大可支持48MHz。41. Kinetis L系列MCU的型號標識 飛思卡爾 Kinetis系列MCU的型號眾多，但同一子系列的CPU核是相同的，多種型號只是為了適用于不同的應用場合。Kinetis L系列命名格式為：“Q KL# A FFF R T PP CC (N)”52. Kinetis L系列MCU的共性Kinetis L系列MCU由五個子系列組成，分別是：KL0 x、KL1x、KL2x、KL3x、KL4x。從應用的角度而言，KL0 x

5、屬于入門級芯片，KL1x屬于通用型芯片，而KL2x、KL3x、KL4x則更具針對性，KL2x系列具有USB OTG技術，KL3x系列支持段式LCD，KL4x系列為KL的旗艦系列，支持功能也最豐富。Kinetis L系列MCU在內核、低功耗、存儲器、模擬信號、人機接口、安全性、定時器及系統特性等方面具有一些共同特點。63. KL25子系列MCU簡介本書以KL25子系列為藍本闡述嵌入式技術基礎，至本書出版時，該系列共有12個具體芯片型號。共同特點有：CPU工作頻率為48MHz；工作電壓為1.71V 3.6V；運行溫度范圍為-40 105；具有64B的Cache；具有USB OTG、定時器、DMA、

6、UART、SPI、IIC、TSI、16位ADC、12位DAC等模塊。7 3.2.2 KL系列MCU體系結構KL系列MCU是以AMBA總線規范為架構SOC（System on chip）。一般來說，AMBA架構包含高性能系統總線 （AHB，Advanced High Performace Bus）和低速、低功耗的外設總線（APB ，Advanced PeriPheral Bus）。 系統總線AHB是負責連接ARM內核、DMA 控制器、片內存儲器或其他需要高帶寬的模塊。外設總線APB則是用來連接系統的外圍慢速模塊，其協議規則相對系統總線AHB來說較為簡單，它與系統總線AHB之間則通過總線橋（Bus

7、 bridge）相連，期望能減少系統總線的負載。8KL系列MCU體系結構圖91AMBA總線規范ARM公司定義了AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）總線規范，它是一組針對基于ARM內核、片內系統之間通信而設計的標準協議。在AMBA總線規范中，定義了AHB，APB，ASB這3種總線。2總線橋（Bus Bridge）總線橋（Bus Bridge），在KL25參考手冊中也被稱為外設橋（Peripheral bridge），給外設橋的名字是AIPS-Lite。外設橋的作用是把交叉開關（Crossbar switch）接口協議，轉換成私有外設總線協

8、議（IPS/APB）。3交叉開關 （Crossbar switch）交叉開關（Crossbar switch）將總線主機與總線從機相連，該結構允許多達4路主機同時訪問不同總線從機。103.3 KL25系列存儲映像KL25把M0+內核之外的模塊，用類似存儲器地址的方式，統一分配地址。1.ROM區(FLASH區)存儲映像片內ROM區地址空間（0 x0000_0000 - 0 x1FFF_FFFF），用來存儲程序代碼、中斷向量表、只讀數據等，總計512MB。MKL25Z128VLK4為128KB,其地址為： 0 x0000_0000 - 0 x0001_FFFF2. RAM區存儲映像片內RAM區該區

9、域被用來存儲數據，包括堆棧，也能用來存儲程序代碼。113.4 KL25的引腳功能12本書以80引腳LQFP封裝的MKL25Z128VLK4芯片為例闡述ARM Cortex-M0+ 架構的Kinetis MCU的編程和應用。若沒有特殊說明，本書的KL25均指MKL25Z128VLK4芯片。從需求與供給的角度把MCU的引腳分為“硬件最小系統引腳”與“I/O端口資源類引腳”兩大類。1. 硬件最小系統引腳KL25硬件最小系統引腳包括電源類引腳、復位腳晶振引腳等，如表所示132. I/O端口資源類引腳 除去需要服務的引腳外，其他引腳可以為實際系統提供I/O服務。芯片提供服務的引腳也可稱為I/O端口資源類

10、引腳。KL25（80引腳LQFP封裝）具有61個I/O引腳。143.5 KL25-FRDM評估板原理圖FRDM-KL25Z是一款超低成本開發平臺，面向基于ARM Cortex-M0+處理器的Kinetis L系列 KL1x (KL14/15)和KL2x (KL24/25) MCU。該硬件的特性包括可輕松訪問MCU I/O，配備電池，低功率運行，采用可搭配擴展板的標準規格，以及用于閃存編程和運行控制的內置調試接口。151. 電源及其濾波電路電路中需要大量的電源類引腳用來提供足夠的電流容量同時保持芯片電流平衡，所有的電源引腳必須外接適當的濾波電容抑制高頻噪音。去耦是指對電源采取進一步的濾波措施，去

11、除兩級間信號通過電源互相干擾的影響。2. 復位電路及復位功能復位，意味著MCU一切重新開始。復位引腳為T_RST。若T_RST信號有效（低電平）則會引起MCU復位。3.晶振電路晶振電路為芯片提供準確的工作時鐘。作為振蕩源的晶體振蕩器分為無源晶振（Crystal）和有源晶振（Oscillator）兩種類型。4. OPENSDA 接口電路通過OPENSDA接口可以實現程序下載和調試功能。163.6 實踐硬件：KL25-FRDM173.6.1 KL25-FRDM評估板181.KL25Z128VLK4芯片 ARMCortex-M0+內核，頻率8MHZ ，128 KB閃存，16KB SRAM，80LQF

12、P封裝，多種通信接口(參考KL25 Sub-Family Reference Manual.pdf文檔)U3。2. PK20DX128VFM5芯片主要實現OpenSDA接口功能（參考文檔K20P32M50SF0.pdf ）U6；3 74LVC125AD NXP公司4路3態緩沖器（參考74LVC125A說明）U4。4.MMA8451Q是frrescale的3相數字加速度傳感器（參考MMA8451Q.pdf）U7。5.RGB LED接口D3。6.電容觸摸接口。193.7 本章小結本章內容對于嵌入式初學者學習kinetis L系列控制器提供了基本硬件知識概貌。（1）介紹Kinetis 全系列MCU，包括子系列特性以及應用領