FRDM-K64F——不仅仅是Freedom平台的一次重大革新

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众所周知,Freedom开发板是飞思卡尔布局ARM Cortex-M系列微控制器的一个重要的开发平台,这个平台的板卡都具有相似的特征,如基于Kinetis系列MCU,配以飞思卡尔传感器、搭载 OpenSDA调试接口、兼容Arduino R3扩展接口等特性,是一种小型化、低功耗、高性价比的微控制器评估和开发的平台。工程师只要玩过其中一块,那么对于Freedom平台其它系列的板卡同 样能做到游刃有余,手到擒来。这就是所谓的生态圈优势吧,不过,问题又来了,既然板卡都那么相似,FRDM-K64F又会有什么重大的革新呢?

答案是OpenSDAv2。在FRDM-KL25Z的开发板上,我们首次接触了飞思卡尔具有跨时代意义的板载OpenSDA调试器,其使用U盘 Device模式烧写代码的方式,消除了需要额外安装调试器驱动的麻烦,而且其更新固件和稳定性都值得称道。OpenSDA调试器不仅方便了整个开发平台 的建立,而且提供了多种串行通信,Flash编程和调试运行的方式,这让工程师在不增加研发成本的同时又方便、快捷的对飞思卡尔Kinetis系列微控制 器进行评估、开发(OpenSDA调试器)。

不过,第一代的OpenSDA并不像它的名字所命名的那样“Open”,它并不是开源的,然而发展到FRDM-K64F开发板上,OpenSDA也从第一 代升级到了OpenSDA V2,硬件电路也稍有改变,增加了电平转换的逻辑,也可以使用2.5V、1.8V等电平,适用一些更高端的MCU,而且,OpenSDA V2的固件彻底换成了开源的CMSIS-DAP调试器,这样就解决了包括Bootloader和所有应用(Debug,虚拟串口和MSD等)的开源问题, 这可以说是FRDM-K64F开发板的一个重要的里程碑。

此外,OpenSDA V2的固件和应用的文件格式都变得更加统一了,变为了.bin文件格式,不再是原来的.S19、.SDA格式,而且这点必须要注意,弄混了下载进去的代码是无法运行的。

了解了FRDM-K64F开发板对于OpenSDA V2的重大改进,我们再回头来看下这款开发板,是不是瞬间觉得形象高大多了。





大家还记得飞思卡尔Freedom开发板刚推出的那会,小巧圆润的造型给人印象深刻,而飞思卡尔卡一如既往,所有的Freedom平台都采用这个style,很有味道。FRDM-K64F开发板采用4层板设计,大小比一般的名片还小,板载的一些资源情况如下图所示:







FRDM-K64F开发板特性:
 

  • MK64FN1M0VLL12 MCU (120 MHz,1 MB闪存,256 KB RAM,低功耗,无晶振USB和100引脚薄型四方扁平封装(LQFP))
  • 两用USB接口,带Micro-B USB接头
  • RGB LED
  • FXOS8700CQ加速度传感器和磁力计
  • 两个用户按钮
  • 灵活的供电选项 - OpenSDAv2 USB、Kinetis K64 USB和外部电源
  • 可通过兼容Arduino™ R3的I/O接头轻松访问MCU输入/输出
  • 可编程OpenSDAv2调试电路,支持CMSIS-DAP接口软件,提供以下功能:
  • 以太网、SDHC接口
  • 附加射频模块:nRF24L01+ Nordic 2.4GHz无线电
  • 附加Bluetooth模块:JY-MCU BT电路板V1.05 BT


OpenSDA v2:

 

 

  • 大容量存储设备(MSD)闪存编程接口
  • CMSIS-DAP调试接口可通过免驱动的USB HID连接提供运行控制调试功能,兼容IDE工具
  • 虚拟串行端口
  • 开源CMSIS-DAP软件项目

 


从FRDM-K64F的板载资源来看,功能还是非常丰富的,首先板卡硬件规格兼容Arduino R3扩展接口,提供了丰富的扩展模块选择,另外板卡搭载丰富的外设,包括用于开发完整电子罗盘功能的6轴数字加速度传感器和磁力计,用于直接交互与反馈的 3色LED和两个用户按钮,可通过microSD卡插槽扩展的存储器,以及板载10/100M以太网端口,面向Bluetooth和2.4 GHz无线电附加模块的接头等连接选项,可实现快速原型设计。


微控制器MK64FN1M0VLL12

FRDM-K64F开发板搭载了飞思卡尔Kinetis K64系列微控制器MK64FN1M0VLL12,120MHz主频,基于Cortex-M4F处理器,支持IEEE 1588以太网,适合需要高存储器密度、低功耗和高处理效率的应用。该系列支持免晶振USB设计,能够降低系统成本,节约电路板空间,还具备 Kinetis产品组合固有的全面支持工具和可扩展性。





MK64FN1M0VLL12微控制器特性:

 

 

 

 

 

  • ARM Cortex-M4内核,120主频,DSP指令+FPU单元
  • 1MB Flash、256KB  SRAM、FlexMemory
  • 两个16位 SAR ADC、两个12位 DAC、3个模拟比较器、参考电压
  • 带MII和RMII接口以太网控制器、USB全速/低速这去控制器、控制器区域网络(CAN)模块
  • 三个SPI模块、3个I2C模块,支持高达1 Mbit/ s、六个UART模块、SDHC接口、I2S模块

 

 



回顾飞思卡尔Kinetis K系列,我们可以看到微控制器MK64FN1M0VLL12主要面向需要以太网、CAN通信、USB功能的应用领域,如下图所示。



那么Kinetis K64系列微控制器产品具体有些什么实际的应用呢?相信大家在体检时候都做过心电图吧,心电图(ECG)监测仪是用于鉴定患者心脏状态及监测患者健康状况的重要工具,ECG通过测量心脏细胞来监测心脏情况。



医院使用的ECG监测仪既有综合监测系统仪,又有便携式,综合检测系统仪虽然功能多样,但体型巨大,价格昂贵,所以市面上也推出了便携式的ECG仪器,而 我们也完全可以通过飞思卡尔的K64系列微控制器设计一个便携式的心电图仪器,甚至说还可以根据实际的需求加入无线通信模块,可视界面等,如下图所示。





而且,飞思卡尔与Monebo Technologies携手,也为工程师提供了成套的诊断ECG解决方案,包括从模拟前端、整个系统的硬件架构到ECG分析算法,为工程师提供全方位的解决方案,有兴趣的可以去飞思卡尔官网了解。


FRDM-K64F开发板上电、开发

FRDM-K64开发板的开发流程同飞思卡尔Freedom平台其它系列的板卡大致上是没什么区别的,这里就不再重复介绍了.

不过值得一提的是,FRDM-K64F开发板支持ARM mbed项目,目前飞思卡尔Freedom平台支持ARM mbed项目的有FRDM-KL25Z、FRDM-KL05Z、FRDM-KL46Z、FRDM-K64F以及FRDM-K22F(如下图所示),所有的 板卡爱板网基本都评测过了,从对比中也可以看到,FRDM-K64F是Freedom平台中一款配置规格非常高的并且支持ARM mbed项目的开发板。



(点击图片放大)

FRDM-K64F开发板OpenSDA MicroUSB口连接上PC上电后运行出厂内置的程序,如下图所示



我们可以在PC端看到ARM mbed项目的USB存储盘。



编译完成的bin文件可以直接通过复制、粘贴到存储盘中就能实现对Flash的烧写,在官方提供的快速指导压缩包中有提供现成的demo bin文件,如下。



比如载入wdog_demo.bin文件,我们可以通过串口查看到看门口定时器一直在循环运行,除非通过复位键或者SW2按键复位。



更多的例程在本文就不再一一演示了,想尝试一番的朋友可以在飞思卡尔社区申请一块玩玩。

小结

介绍了飞思卡尔Freedom平台下又一个重大级改变的开发板FRDM-K64F,板载高性能的基于Cortex-M4内核的微控制器Kinetis K64、搭配完全开源的OpenSDA第二代调试器、以太网功能、CAN通信接口、6轴数字加速度传感器和磁力计,是一个能帮助工程师快速实现原型设计的 平台

 

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