只为汽车电子而生—TRK-KEA64开发板评测

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0 简介
随着时代的进步,汽车基本上已经走进了每个人的生活,汽车不仅仅是代步工具那么简单了,智能化和电气化也将成为未来的主旋律。因此,符合汽车应用环境的主控芯片将在汽车电子应用领域扮演重要的角色。
我们知道汽车电子通信通常采用高可靠性的CAN总线进行通信,因此该主控芯片出了具备高可靠的稳定性,而且需要具备符合汽车应用环境的CAN总线收发器。今天我们就来认识一款专业的汽车级微控制器开发板—飞思卡尔Kinetis EA系列之TRK-KEA64.
该开发板是基于飞思卡尔Kinetis EA系列MCU的低成本开发套件,能够实现快速原型的设计和编程工具的重复利用。TRK-KEA64开发平台基于Kinetis EA系列32位ARM®MCU构建,配备64KB的闪存器件,适合车身应用。这些可扩展、低功耗的器件还有一个庞大的支持生态合作体系,其中包括软件驱动程序、操作系统、配置代码和应用说明,以帮助您快速实现设计。
1 初见
我们先来看一下开发板的包装盒。包装盒的正反面如下图所示,除了文字能体现该开发套件为汽车电子外,在右边也有一个简单的汽车图形来代表该系列单片机为汽车电子而生。包装盒的背面有套件清单以及简要的说明。其中套件内包含了USB接线,TRK-KEA快速入门指南、DVD光盘(CodeWarrior集成开发环境和例程代码)以及TRK-KEA开发板。
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我们打开盒子取出里面的东西看一下,是不是跟盒子说明的内容一样。
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USB数据线长30cm,数据线采用了Micro-USB 2.0接口,也就是目前主流安卓手机使用的接口,该数据线不仅可以用于给板子供电、编程调试、烧写代码,还可以在你手机缺少充电线的时候用于给手机充电,真是方便的很呦。
看完了套件里都有什么,我们接下来认真欣赏一下这块开发板。
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正反面
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侧视图
我们看到正反面采用了黑、白色搭配(PCB采用黑底白字),对于扩展接口全部预留出来,共计8×9个PIN,编号依次为J1、J2、……J9,分别对应PTF、PTG、PTB、PTA、PTE、PTI、PTD、PTH、PTC,并没有给我们提供排针或排孔,这样除了节约了成本外,对用户也有个好处就是可以方便的根据自己的实际情况进行扩展或自己根据需要焊接排针或排孔。
2 板载资源
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如图所示,该开发板的主控就是左上方那个大芯片是PKEAZN64,也就是KEA64。本开发板可直接利用的板载外设主要有:两个用户按键,一个光照传感器和4个用户可编程LED。
特性:
采用64 LQFP封装的Kinetis KEA64 MCU
采用PK20DX128 MCU的板载OpenSDA调试和编程电路
LIN通信接口
带有环境光传感器的模拟接口
4个高效用户LED
两个按钮
SCI串行通信接口(共享openSDA接口)
特别说明
我们看快速入门指南的电路单元介绍。
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我们注意到,开发板提供了8×9个扩展接口,而我们开发板的单片机采用的是64PIN封装的,另外注意到带角码注释的两个模块,在我们的实际开发板上却没有这两个模块的焊接。
这里解释一下,TRK-KEA系列开发板一共提供了三种不同MCU主控版本,而三种版本采用了同一款PCB板子,也就是这个PCB板子在焊接芯片前是可以在KEA8、KEA64和KEA128三种系列的MCU选择的,而我拿到这块KEA64,刚好是其中一种,也就是说,扩展IO口并非全部有效,根据左图的注释,我们也可以知道,KEA64没有提供CAN connector和SCI Selector这两个接口模块。请对比左图和上面的图片进行对比。具体请参见TRK-KEA64的电路原理图。
3 光盘资源
我们注意到该开发套件自带了一个光盘,那么肯定包含了该套件开发的基本资料和相关开发软件。我们把光盘内容拷贝到计算机来看一看里面的内容和如何使用。9
我们可以看到光盘根目录下一共五个文件夹和三个文件。根据名字内容应该分别是:网站资源、文档、软件、软件安装、培训和自动运行脚本、索引网页、资源网页。
由此我们可知该光盘是通过一个简单的网页索引来关联这些文件夹内的资源的,我们打开index.html索引网页。
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如上图所示,这就是索脱机网页,该主页介绍了该开发的基本情况,右上角有如何开始,分别是文档和软件,文档是开始使用向导(和包装盒里纸质的手册内容是一样的),软件是IDE集成开发环境CodeWarrior。单击More或者点击Additional Resources进入更多资源浏览。我们可以清楚的看到其他几个文件夹下的内容。
如下图所示,我们只关注与本开发板对应的内容,也就是KEA64。我们看到该资源查看网页工分为四列:第一列为开发工具主要为开发包和例程;第二列为处理器权威用户指南、OpenSDA用户指南(OpenSDA是一个开放标准的串行调试适配器)、MQX Lite参考手册(MQX Lite是MQX实时操作系统内核针对单片机应用的一个轻量级版本)和第三方工具和软件(这些需要联网下载的);第三列为文档资源,我们只需查看被我框起来的,这些是针对本开发板的,主要有说明、参考手册、电路图、元件清单;第四部分为深入学习可能用到的应用笔记。
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我们根据上述资源首先安装上开发软件CodeWarrior。并仔细阅读开始向导(纸质版或电子版),然后对照开发板查看电路图,因为改PCB是针对三款芯片设计的,我们需要查看TRK-KEA64 Schematic文件,来查看扩展接口都有哪些。下图是该开发板主控KEA-64。
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上图是PCB板上对应的9个扩展接口分配图,对比主控KEA-64的管脚分配图,可知被我用绿线框选中的在本开发板上是无效的,也就是这些扩展接口实际上是不存在的。更多信息请详细查看本开发板电路原理图PDF文档。
4 安装驱动
在安装完CodeWarrior集成开发环境,并在安装过程中勾选kinetis家族,在安装完成后,通过USB连接线连接PC机和TRK-KEA64开发板,计算机会识别开发板并自动完成驱动安装。
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安装时候勾选Kinetis
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安装时候勾选Kinetis.png
安装驱动后,在KEA-64开发板连接PC后在PC的设备管理器会多出来如上图的两个设备。
5 DEMO测试
开发板出处时候自带的为流水灯程序,使用板载的4枚蓝光LED实现。因为该开发板除了一枚按键和四枚蓝色光LED外,相当于最小系统板,因此,出厂自带DEMO程序也比较简单。
为了提现该芯片定位的工业级,我将该芯片在冰箱冷冻室冰冻了5分钟后,通电测试,正常工作,用手摸板子冰凉入骨,冷冻室温度接近零下二十度,测试了一分钟,均正常运行,如下图所示。
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-20℃冷冻测试
作为汽车级电子也要耐得住潮湿环境的考验,毕竟下雨天要跑吧,说不定还掉水沟里,也不能轻易熄火吧。刚好我在做一个加湿器,把该开发板放到出气口在水雾中洗洗桑拿看看能否挂掉。
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在经历五分钟后我开始拍照录像,此时KEA64的板子上全是小水珠了,不过仍然运行的很嗨皮,看来该芯片的确可以称得上牛气哄哄的汽车级MCU芯片。
6 开发环境与编程
安装完成CodeWarrior后,发现在软件自带的Kinetis元件库找不到KEA系列,也就是可能需要从Software_Installers\KEA-CW_Package文件夹安装。
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KEA-CW_Package解压后的文件内容
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完成这些后会弹出如下图选项菜单,按图中标注操作。
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按下该Next后,还有一个Next继续,直到出现让你接受协议的菜单,然后选择第一个接受协议,之后单击下面的Finish完成,完成后重启软件生效。
我们再介绍另外一种开发换,Keil for ARM,又叫MDK。毕竟CodeWarrior安装文件大,基于eclipse框架太笨重了,另外光盘里除了Training文件夹的四个例程外,例程不够丰富,还要重新学习怎么操作那个软件,实在是费力不讨好。这里介绍一下Keil下的开发流程。
首先从keil官网下载支持包pack文件(www.keil.com/pack),Keil.Kinetis_KEAxx_DFP.1.2.0,或通过包管理器在线安装。本测评最后会一并打包上传的。安装完该pack支持包后(下载后双击直接运行安装)。我们通过包管理器浏览例程。
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我们看到KEA64一共提供了5个例程,接下来我们以第一个简单的Blinky介绍使用方法。如下图所,单击对应的Copy,之后选择保存的位置后单击OK。
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之后弹出来Keil主界面,接下来我们针对该开发板的特点进行编程测试,根据代码本例程内容为LED逐个闪烁效果的流水灯。
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本开发板提供了OpenSDA的编程方式,也就是可以将编译好的BIN文件放到对应的U盘自动实现程序更新。默认情况下Keil是不生成BIN文件的,这里讲一下如何配置Keil5来生成BIN格式的目标文件。
接下来我们配置如何编译输出BIN文件,这个可以用于测试通过U盘升级程序。
从菜单栏打开Project->Option for Target‘KEA64 Flash’->User
如下图所示,按下图勾选后填写相关指令,其中a.bin即为要生成的Bin文件名字,你可以自定义,也可以为B.bin,out.bin等等。在填写指令时候注意空格:fromelf --bin !L --output a.bin
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找到工程目录,我们看到在该目录下已经生成了a.bin文件,我们将该文件拷贝到开发板对应的128M的U盘盘符内即可发现,开发板上的编程指示灯开始闪烁,然后几秒后就开始执行代码指定的程序了。
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7 小结
本测评介绍了该开发板的定位以及板子上的资源和使用时候需要注意的事项,另外介绍了两种开发环境的安装配置方式,以及对例程进行了简单的介绍,并对如何使用OpenSDA进行程序下载进行了详细的介绍。更多资源请阅读开开发板配套的文档,本测评会附上相关资源的打包下载地址。
再次回顾一下该开发板针对的Kinetis EA系列MCU。
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目标应用
信息娱乐系统连接模块
停车辅助系统
DC/BLDC电机控制
电子驻车制动
TPMS
摩托车CDI/EFI
电池管理
泵砜扇控制器
智能无钥匙进入及启动系统
汽车照明
车身中控/空调
车窗/车门/天窗
座椅/后视镜/雨刮器
防盗装置
动力总成配套芯片
面向汽车行业的KinetisEA系列MCU提供基于ARM的经济高效的解决方案,适用于广泛的汽车应用,整个Kinetis EA系列引脚兼容,该系列还将与未来的Kinetis Auto的其他产品系列引脚兼容。
该系列包含一组功能强大的模拟、通信、定时和控制外设,提供各种闪存规格和引脚数这些可扩展的器件高度可靠,具有增强的EMC/ESD性能,可为成本敏感型汽车应用提供相应的解决方案。
 此外,该系列还提供多个开发工具、软件和硬件参考选项,帮助客户轻松的开始设计。
通用传感器节点面向汽车行业的KinetisEA系列MCU提供基于ARM的经济高效的解决方案,适用于广泛的汽车应用,整个Kinetis EA系列引脚兼容,该系列还将与未来的Kinetis Auto的其他产品系列引脚兼容。
该系列包含一组功能强大的模拟、通信、定时和控制外设,提供各种闪存规格和引脚数这些可扩展的器件高度可靠,具有增强的EMC/ESD性能,可为成本敏感型汽车应用提供相应的解决方案。
此外,该系列还提供多个开发工具、软件和硬件参考选项,帮助客户轻松的开始设计。
特别点评,飞思卡尔官方提供的集成开发环境CodeWarrior确实不大好用,基于eclipse占据资源较多,反应较慢,而本开发板是针对TRK-KEA64的,却不集成在安装文件里,需要另外单独安装,在安装过程中,只安装KEA系列却无法安装上,先要安装其他的几个然后才可以安装成功KEA相关的开发支持包,很奇怪。
本人建议使用Keil5开发。
另外还是有值得肯定的地方,没有提供排针的扩展接口方便直接飞线外接,但是建议开发套件提供公口排针和母口排针,应该不需要几毛钱,这样也方便后期把玩时候更多选择。开发板做工很不错,提供的OpenSDA非常实用,方便程序下载,不用担心没有编程器的支持,只要有USB线,下载程序统统搞定,另外该系列的汽车级工艺也是值得肯定的,适应更宽广的温度环境,稳定性也是极佳的,希望在开发工具上能给出更多的选择,例程也尽量丰富起来,方便入门学习。
9 相关资料下载
官方资料下载地址:freescale.com/TRK-KEA64
整理后资料下载地址:https://pan.baidu.com/s/1eQPsWd8
备注:由于飞思卡尔被NXP收购,因此上面飞思卡尔官网下载地址会自动跳转到nxp网站。
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