Το εταιρικό blog για NXP MCF51JM64 32-Bit 50MHz Flexis V1 ColdFire USB Μικροελεγκτής

Η εταιρεία Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. προμηθεύει την NXPMCF51JM64Μικροελεγκτής USB 32 bit Flexis V1 ColdFire 50 MHz.

Εγώ.MCF51JM64Τοποθέτηση προϊόντος: Το τμήμα μεσαίας εμβέλειας 32 bit στο πλαίσιο του συνεχούς ελέγχου Flexis
Ο MCF51JM64 ανήκει στον κλάδο 32-bit του Flexis Controller Continuum της NXP.Αυτή η αρχιτεκτονική σχεδιάστηκε για να εξασφαλίσει ότι οι γραμμές προϊόντων 8-bit S08 και 32-bit ColdFire V1 είναι όσο το δυνατόν πιο στενά ευθυγραμμισμένες όσον αφορά τις διαμορφώσεις περιφερειακών συσκευών, ορισμοί καρφών και εργαλεία ανάπτυξης, έτσι ώστε όταν οι μηχανικοί αναβαθμίσουν από τη σειρά MC9S08JM60 στην σειρά MCF51JM, οι τροποποιήσεις υλικού είναι ελάχιστες και η πορεία μετανάστευσης κώδικα είναι σαφής.

Μέσα στην οικογένεια MCF51JM, υπάρχουν τρεις παραλλαγές που κατηγοριοποιούνται από τη χωρητικότητα Flash: το MCF51JM128 (128 KB), το MCF51JM64 (64 KB) και το MCF51JM32 (32 KB).Και οι τρεις διαθέτουν 16 KB SRAM και ουσιαστικά πανομοιότυπους περιφερειακούς πόρουςΟ MCF51JM64 καταλαμβάνει ένα μεσαίο έδαφος, προσφέροντας πιο γενναιόδωρο χώρο για τις συστοιχίες πρωτοκόλλου και το firmware από την έκδοση 32KB, αποφεύγοντας παράλληλα το σχετικά υψηλό κόστος της έκδοσης 128KB.Ως εκ τούτου, είναι κατάλληλο για εφαρμογές που συνδυάζουν την επικοινωνία USB με λογική ελέγχου μεσαίας κλίμακας..

ΙΙ.MCF51JM64Αρχιτεκτονική πυρήνα: V1 ColdFire πυρήνας και διαμόρφωση μνήμης
Το MCF51JM64 χρησιμοποιεί έναν πυρήνα RISC V1 ColdFire 32 bit με μέγιστη συχνότητα πυρήνα 50,33 MHz και συχνότητα λεωφορείου 25 MHz.5 V και εύρος θερμοκρασίας περιβάλλοντος από 40 °C έως +105 °C, ανταποκρίνεται πλήρως στις προδιαγραφές βιομηχανικής ποιότητας και καθιστά κατάλληλο για άμεση χρήση σε συσκευές πεδίου που απαιτούν ευρύ φάσμα θερμοκρασίας και τάσης.

Όσον αφορά τη μνήμη, είναι διαμορφωμένο με 64 KB Flash και 16 KB SRAM. Το Flash υποστηρίζει λειτουργίες ανάγνωσης, προγραμματισμού και διαγραφής σε ολόκληρο το εύρος τάσης και θερμοκρασίας λειτουργίας,και δεν απαιτεί εκκαθάριση για χρήση σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας ή χαμηλής τάσηςΗ SRAM είναι εξοπλισμένη με ένα κύκλωμα ασφαλείας για την προστασία των κρίσιμων περιοχών δεδομένων, αποτρέποντας την τυχαία υπεράγραψη σε περίπτωση διαφυγής προγράμματος.Αποθήκευση αποθηκευτικού αποθέματος CAN και αποθήκευση δεδομένων σε αποθήκευση σε cache για δειγματοληψία πολλαπλών καναλιών, 16KB αντιπροσωπεύει μια γενναιόδωρη χωρητικότητα για αυτή την κατηγορία συσκευών.

Το κανάλι διορθώσεων του πυρήνα είναι η μονοσύρματη διεπαφή BDM (Background Debug Mode). Όταν χρησιμοποιείται με ανιχνευτή αποδιορθώσεων OSBDM ή P&E, επιτρέπει την προσομοίωση στο κύκλωμα,σημεία διακοπής και λειτουργίες ανάγνωσης/γράφησης μνήμης χωρίς να απαιτείται η χρήση πρόσθετων περιφερειακών συσκευών επικοινωνίας.

Το σύστημα ρολογιού χειρίζεται από τον γεννήτη πολλαπλών χρήσεων MCG, ο οποίος ενσωματώνει ένα FLL και ένα PLL.Η χρήση εσωτερικού ρολογιού αναφοράς εξαλείφει την ανάγκη για εξωτερικό κρυστάλλινο ταλαντωτή, μειώνοντας έτσι τον χρόνο εκκίνησης. Ωστόσο, μόλις ενεργοποιηθεί το USB, απαιτείται μια εξωτερική πηγή ρολογιού υψηλής ακρίβειας για να εξασφαλιστεί επαρκές χρονικό περιθώριο για επικοινωνία πλήρους ταχύτητας 12 Mbps.

ΙΙΙ.MCF51JM64Το υποσύστημα USB: Το διπλό ρόλο OTG είναι το βασικό σημείο πώλησης αυτού του τσιπ
Ο MCF51JM64 ενσωματώνει έναν διττό ρόλο USB OTG ελεγκτή που συμμορφώνεται με την προδιαγραφή USB 2.0 Full-Speed και μπορεί να αλλάζει μεταξύ τριών διαμορφώσεων: συσκευής, host και OTG.Αυτό σημαίνει ότι ένα ενιαίο τσιπ μπορεί να λειτουργήσει τόσο ως συσκευή USB που συνδέεται με έναν υπολογιστή υποδοχής όσο και ως, αντιστρόφως, αναλαμβάνει το ρόλο του host για την ανάγνωση των flash drive USB ή τη σύνδεση περιφερειακών συσκευών HID, εξαλείφοντας έτσι την ανάγκη για ένα ξεχωριστό τσιπ ελέγχου host USB.

Το τσιπ ενσωματώνει έναν πομπό USB και ένα κύκλωμα ρυθμιστή τάσης 3,3V (απλά συνδέστε έναν εξωτερικό πυκνωτή στην καρφίτσα VUSB33) · εξωτερικά, μόνο οι γραμμές διαφορικού USB,Η ανίχνευση VBUS και η προστασία ESD πρέπει να αντιμετωπιστούν, με αποτέλεσμα έναν σχετικά απλοποιημένο κατάλογο υλικών.

Το οικοσύστημα λογισμικού είναι ένα άλλο ισχυρό σημείο αυτού του τσιπ.καθώς και τη βιβλιοθήκη PHDC και τη βιβλιοθήκη συστήματος αρχείων MSD FATFS για ιατρική συνδεσιμότηταΟι επίσημες σημειώσεις εφαρμογής παρέχουν επίσης δύο έτοιμες για χρήση λύσεις: το σχεδιασμό γέφυρας CAN-to-USB στο AN3690 και το bootloader USB στο AN3748;Αυτά μπορούν ουσιαστικά να εφαρμοστούν ακολουθώντας το εγχειρίδιο.

IV.MCF51JM64Αναλογικοί και χρονικοί πόροι: για δειγματοληψία και έλεγχο κλειστού κυκλώματος
Το αναλογικό front-end αποτελείται από ένα ADC 12 bit διαδοχικής προσέγγισης, το οποίο υποστηρίζει έως και 12 κανάλια εισόδου.και υποστηρίζει μια λειτουργία αυτόματης σύγκρισης που μπορεί να ενεργοποιήσει άμεσα διακοπή όταν μια τιμή δειγματοληψίας υπερβαίνει ένα όριοΟ αριθμός των καναλιών ποικίλλει ανάλογα με το πακέτο.ενώ οι εκδόσεις 64-pin και 44-pin έχουν μειωμένο αριθμό ανάλογα με την πολλαπλασιασμό pinΔιαθέτει επίσης έναν αναλογικό συγκριτή (ACMP), ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ανίχνευση μηδενικών διασταυρώσεων, παρακολούθηση της τροφοδοσίας ή απλή σύγκριση ορίων.

Οι πόροι συγχρονισμού αποτελούνται από δύο μονάδες: το TPM1, ένα 6-κανάλι 16-bit timer, και το TPM2, ένα 2-κανάλι timer.αυτά παρέχουν συνολικά οκτώ κανάλια που μπορούν να ρυθμιστούν ανεξάρτητα ως εισροήΟ αριθμός αυτός των καναλιών είναι επαρκής για εφαρμογές όπως οι μικροί οδηγοί κινητήρα, η εξασθένηση LED, οι οδηγοί ήχων και η πολλαπλή μέτρηση παλμών.υπάρχει χρονόμετρο διαμόρφωσης φορέα CMT, ειδικά σχεδιασμένο για τη δημιουργία των 38 kHz φορέα και πρωτόκολλο μορφές κύματος για υπέρυθρα τηλεχειριστήρια. Το ρολόι πραγματικού χρόνου RTC είναι υπεύθυνο για χαμηλής ισχύος χρονισμού και εφαρμογές που βασίζονται σε ημερολόγιο.

Β.MCF51JM64Διασύνδεση επικοινωνίας: CAN, διπλή σειρά θύρων, διπλή SPI, διπλή I2C
Οι περιφερειακές συσκευές επικοινωνίας αντιπροσωπεύουν έναν άλλο τομέα στον οποίο αυτή η οικογένεια υπερέχει.που επιτρέπει τις ενημερώσεις firmware over-the-air. Παρακαλείστε να σημειώσετε ότι το πακέτο 44 καρφίτσες δεν περιλαμβάνει καρφίτσες CAN· είναι απαραίτητο να επαληθεύσετε τον τύπο του πακέτου κατά την επιλογή μιας συσκευής.

Άλλες διεπαφές περιλαμβάνουν δύο ασύγχρονες σειριακές θύρες SCI, δύο θύρες SPI, δύο θύρες I2C και έως οκτώ γραμμές διακοπής πληκτρολογίου (KBI).51 (64-πιν) και 33 (44-πιν)Υπάρχει επίσης μια 16-bit γρήγορη θύρα GPIO (RGPIO) · το πακέτο 80-pin παρέχει όλα τα 16 bits, το πακέτο 64-pin παρέχει 6 bits, ενώ το πακέτο 44-pin δεν περιλαμβάνει αυτό το χαρακτηριστικό,καθιστώντας το κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν μεταβάσεις κατάστασης χαμηλής καθυστέρησης.

VI.MCF51JM64Ασφάλεια και αξιοπιστία του συστήματος
Οι μηχανισμοί προστασίας του συστήματος περιλαμβάνουν ανεξάρτητο ρολόι (COP), ανίχνευση χαμηλής τάσης (LVD) και κυκλώματα ασφαλείας Flash,που παρέχει προστασία ανάγνωσης για τη μνήμη στο τσιπ για να αποτρέψει την ανάγνωση του firmware από εξωτερικό.

Υπάρχει μια βασική λεπτομέρεια όσον αφορά τις δυνατότητες κρυπτογράφησης: η CAU (Cryptographic Acceleration Unit) και η RNGA (Random Number Generator Array) δεν είναι τυποποιημένα χαρακτηριστικά σε ολόκληρη την γκάμα προϊόντων.μόνο οι εκδόσεις με το γράμμα E στο αριθμό μοντέλου τους (όπως το MCF51JM64EVLH) διαθέτουν αυτά τα εξαρτήματα υλικούΤο CAU επιταχύνει την εκτέλεση αλγορίθμων όπως AES, DES και SHA, ενώ το RNGA παρέχει μια πηγή τυχαίων αριθμών βασισμένη σε υλικό,το οποίο το καθιστά κατάλληλο για σχέδια που απαιτούν κρυπτογραφημένη επικοινωνίαΟι τυποποιημένες εκδόσεις (όπως το MCF51JM64VLH) δεν περιλαμβάνουν επιτάχυνση κρυπτογράφησης· η κρυπτογράφηση πρέπει να εφαρμόζεται μέσω λογισμικού,με αποτέλεσμα να διακυβεύονται η απόδοση και η ασφάλεια.

VII.MCF51JM64Συσκευές και διαταξιούχες εκδόσεις: 8 ξεχωριστοί αριθμοί μερών
Το MCF51JM64 διατίθεται σε 8 παραγγελίες, που καλύπτουν 4 συνδυασμούς τύπων πακέτων και δυνατότητες κρυπτογράφησης:
Πρώτον, το MCF51JM64VLK, ένα 80pin LQFP χωρίς κρυπτογραφική επιτάχυνση.

Δεύτερον, το MCF51JM64EVLK, ένα 80pin LQFP με CAU και RNGA.

Τρίτον, το MCF51JM64VLH, ένα 64-pin LQFP (10×10 mm) χωρίς κρυπτογραφική επιτάχυνση.

Τέταρτη παραλλαγή: MCF51JM64EVLH, 64-pin LQFP, με CAU και RNGA.

Πέμπτη παραλλαγή: MCF51JM64VQH, 64-pin QFP, 14×14 mm, χωρίς επιτάχυνση κρυπτογράφησης.

Έκτη παραλλαγή: MCF51JM64EVQH, 64-pin QFP, με CAU και RNGA.

Η έβδομη παραλλαγή είναι η MCF51JM64VLD, μια 44-pin LQFP, 10×10 mm, χωρίς επιτάχυνση κρυπτογράφησης ή CAN.

Η όγδοη παραλλαγή είναι η MCF51JM64EVLD, μια 44-pin LQFP, με CAU και RNGA, αλλά χωρίς CAN.

Όλες οι παραλλαγές λειτουργούν εντός του εύρους βιομηχανικής θερμοκρασίας από 40 °C έως +105 °C. Η σύμβαση αριθμολόγησης των εξαρτημάτων μπορεί να διασπαστεί ως εξής: MCF51 δηλώνει την οικογένεια ColdFire V1 51.Ο κωδικός σειράς είναι ο JMΤο "64" αντιπροσωπεύει 64 KB Flash. Το "E" υποδηλώνει ότι η μονάδα επιτάχυνσης κρυπτογράφησης είναι ενεργοποιημένη. Το "V" υποδηλώνει το επίπεδο βιομηχανικής θερμοκρασίας. Τα "L" και "Q" διακρίνουν τα πακέτα LQFP και QFP.και οι τελευταίοι χαρακτήρες K , H και D αντιστοιχούν σε 80, 64 και 44 πινάκια αντίστοιχα.Δεν θα μπερδέψετε τους αριθμούς με και χωρίς κρυπτογράφηση.

VIII. Τυπικά σενάρια εφαρμογήςMCF51JM64
Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει τις γέφυρες USB-CAN και τα εργαλεία διάγνωσης λεωφορείου, τα οποία είναι κατάλληλα για ενσωματωμένους εξοπλισμούς διάγνωσης, βιομηχανικές πύλες πεδίου λεωφορείου και αναλυτές δικτύου CAN.το USB διπλού ρόλου, όταν συνδυάζεται με το MSCAN, σχηματίζει μια πλήρη λύση γέφυρας.

Κατηγορία 2: Αποθήκευση δεδομένων και συνδεσιμότητα USB για ιατροτεχνολογικά προϊόντα. Κατάλληλο για φορητά ιατρικά όργανα και τερματικά παρακολούθησης της υγείας.η επίσημη βιβλιοθήκη κατηγορίας PHDC και η βιβλιοθήκη ιατρικής συνδεσιμότητας μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν άμεσα, συντομεύοντας τους κύκλους πιστοποίησης και ανάπτυξης.

Κατηγορία 3: Ενότητες βιομηχανικής συλλογής δεδομένων, κατάλληλες για πολυκαναλική αναλογική συλλογή, συγκεντρωτές αισθητήρων και απομακρυσμένες εισόδους/εξόδους.που συνδέονται με διπλές σειριακές θύρες και διπλές διεπαφές I2C, επιτρέπει την ταυτόχρονη σύνδεση διαφόρων συσκευών αισθητήρα και αποθήκευσης.

Η τέταρτη κατηγορία περιλαμβάνει περιφερειακά συστήματα USB HID και διεπαφής ανθρώπου-μηχανής. Κατάλληλα για βιομηχανικά πληκτρολόγια, σαρωτές barcode, προσαρμογείς USB σε σειρά και συσκευές ασφαλείας όπως dongles.Ειδικότερα, οι εκδόσεις με το επακόλουθο E μπορούν να υποστηρίζουν λειτουργίες κρυπτογράφησης και εξακρίβωσης της ταυτότητας.

Η πέμπτη κατηγορία καλύπτει τον έλεγχο του κτιρίου και τον έλεγχο μικρής κλίμακας κίνησης.τα οκτώ κανάλια PWM και η ACMP είναι επαρκή για να αποτελέσουν ένα σύστημα κλειστού κυκλώματος χαμηλού κόστους.

Κατηγορία 6: Συντήρηση παλαιών πλατφορμών και εκπαιδευτικά πειράματα.και ColdFire αρχιτεκτονική διδασκαλία διοικητικά συμβουλίου· η αντιστοιχία μεταξύ της αρχιτεκτονικής Flexis και του S08 διευκολύνει την εξήγηση της μετανάστευσης από συστήματα 8 bit σε 32 bit.

ΙΙΙ.MCF51JM64Σχέδια σχεδιασμού και κίνδυνοι επιλογής
Στο τμήμα τροφοδοσίας, η αποσύνδεση πρέπει να γίνεται χωριστά για το VDD και το VDDA, ενώ οι αναλογικοί και οι ψηφιακοί πίνακες πρέπει να συγκλίνουν σε ένα σημείο.η καρφίτσα VUSB33 πρέπει να συνδέεται με σταθερό πυκνωτή της καθορισμένης χωρητικότητας, διαφορετικά ο δέκτης-αποδέκτης USB θα λειτουργεί αναξιόπιστα.και πρέπει να επιτρέπεται επαρκές περιθώριο για τον διαχωριστή τάσης ανίχνευσης VBUSΌσον αφορά τη σχεδίαση του ρολογιού, πρέπει να χρησιμοποιείται εξωτερικός κρυστάλλινος ταλαντωτής όταν λειτουργεί μέσω USB· δεν επιτρέπεται η εξάρτηση από τον εσωτερικό ταλαντωτή RC.

Για εφαρμογές που απαιτούν συχνή εγγραφή παραμέτρων, η προγραμματιστική λειτουργία Flash πρέπει να εκτελείται σε κάθε τομέα, δεδομένου ότι ο αριθμός των κύκλων διαγραφής/γράψεως είναι περιορισμένος.συνιστάται να χρησιμοποιείται εξωτερική EEPROM ή να χρησιμοποιείται ως μνήμη αποθήκευσης η αποθηκευμένη περιοχή RAMΚατά τη διάρκεια της φάσης αποδιορθώσεως, συνιστάται πρώτα να χρησιμοποιήσετε ένα ανιχνευτή BDM για να εκθέσετε τις καρφίτσες BDM· μόλις τεθεί σε μαζική παραγωγή, οι αναβαθμίσεις στο πεδίο μπορούν να εκτελεστούν μέσω φορτωτών εκκίνησης CAN ή USB.

Ο μεγαλύτερος κίνδυνος προέρχεται από τον κύκλο ζωής του προϊόντος.Τα νέα σχέδια θα πρέπει να αξιολογούν τη μετάβαση στην σειρά ColdFire+ MCF51Jx ή σε πλατφόρμες που εξακολουθούν να παράγονται., όπως η Kinetis και η LPC. Οι υφιστάμενες γραμμές παραγωγής πρέπει να εξασφαλίζουν σταθερά κανάλια εφοδιασμού και να δημιουργούν απόθεμα ανταλλακτικών.