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1 通联物网 Kinetis K60 Cortex -M4 核心板+扩展板用户手册 (ARM Cortex -M4 V2.0) 北京通联物网教育咨询有限公司 2 更新说明 1、本次更新为 2.0 版本 2、本次更新了 K60 套板的全部基础案例,共计 59 个案例。后续基于 KL04 的传感器模块基 础实验会不断更新到本文档 3 目目 录录 更新说明. 2 目 录. 3 一、Kinetis K60 Cortex -M4 4 二、产品介绍 . 6 1、产品简介. 6 2、开发板硬件资源 . 10 2.1、核心开发板硬件资源 10 2.2、通用扩展开发板硬件资源 11 2.3 K60 核心板+通用扩展板配套光盘资料 12 2.4 K60 核心板+扩展板 C 语言代码实验案例 13 三、实验案例操作方法 . 13 3.1 搭建开发环境 . 13 3.2 安装串口转 USB 接口驱动 15 3.3 建立实验调试“超级终端”环境 . 15 3.4 注意事项及建立 IAR6.3 调试环境 18 3.5 基础案例 . 23 4 一、一、Kinetis K60 Cortex -M4 核心板+扩展板及配件照片: 图1-1 K60/K10 核心板(正面) 图1-2 K60/K10 核心板(反面) 5 图1-3 K60 完全版扩展板(正面) 图1-4 K60/K10 核心板+简化扩展板+JLINK 仿真器连接图 6 图 1-5 JLINK V8 仿真器 二、产品介绍二、产品介绍 1、产品简介、产品简介 Cortex-M 系列内核是 ARM 公司针对低功耗和高性能的嵌入式控制市场而开发的内 核。Cortex-M0 和 Cortex-M3 系列芯片广泛的应用于智能仪表、智能卡、智能家电、智能 玩具、短距离联网应用(Zigbee 和 NFC) 、汽车电子和高效电机控制等领域。ST、TI、NXP、 Atmel 和东芝等芯片设计公司都已经推出 Cortex-M3 的 MCU。 Cortex-M4 是 ARM 公司于 2009 年下半年推出的内核,其性能比 Cortex-M3 提高 20%。飞思卡尔的 Kinetis 系列微控 制器是业内首款基于 ARM Cortex-M4 内核 32 位微控制器,资源丰富、功能强大,具有巨 大的市场前景和应用价值。由于 2010 年 11 月下旬飞思卡尔才开始提供 Kinetis ARM Cortex-M4 芯片样片,而且 Kinetis ARM Cortex-M4 是首款 ARM Cortex-M4 芯片,所以现在 Kinetis ARM Cortex-M4 和 Cortex-M4 的研究资料和参考设计都很少。北京通联物网对 Kinetis ARM Cortex-M4 开发方法进行深入的研究和实践, 目标是推广该系列芯片在国内的应 用,同时帮助广大要求学习和基于 Kinetis ARM Cortex-M4 开发的工程师更容易快速掌握该 芯片的运用。在嵌入式软件工程和构建思想的指导下,本文实现了 K60N512 GPIO、UART、 AD、CRC、Flash 和网络等常用模块的软件构建,并进行了充分的测试,保障了这些软件构 建稳定性和可靠性。在这些工作的基础上,本文移植了应用广泛的实时操作系统 FreeRTOS, 给出了详细的移植过程。本文同时移植了开源的嵌入式 TCP/IP 协议栈,给出了详细的移 植过程,并对移植进行了测试。 飞思卡尔公司的 Kinetis 微控制器是基于 ARM CortexTM-M4 内核,它具有超强可扩 展性的低功耗、混合信号微控制器。 第一阶段产品由五个微控制器系列组成,包含超过两百种器件,在引脚、外设和软件上 7 可兼容。每个系列提供了不同的性能,存储器和外设特性。通过通用外设、存储器映射和封 装的一致性来实现系列内和各系列间的便捷移植。Kinetis 微控制器基于飞思卡尔创新的 90 纳米薄膜存储器 (TFS) 闪存技术, 具有独特的 Flex 存储器 (可配置的内嵌 EEPROM) 。 Kinetis 微控制器系列融合了最新的低功耗革新技术,具有高性能、高精度的混合信号能力,宽广的 互连性,人机接口和安全外设。飞思卡尔公司以及其他大量的 ARM 第三方应用商提供对 Kinetis 微控制器的应用支持。 表 2-1 各系列封装及特性 所有的 Kinetis 系列包含丰富的模拟、通信和定时控制外设,提供多种闪存容量和输入 输出引脚数量。 所有 Kinetis 系列都具有以下特性: 内核: ARM Cortex-M4 内核带 DSP 指令,性能可达 1.25 DMIPS/MHz (部分 Kinetis 系列提供 浮点单元) 多达 32 通道的 DMA 可用于外设和存储器数据传输并减少 CPU 干预 提供不同级别的CPU 频率50 MHz、 72 MHz 和100 MHz (部分Kinetis 系列提供120 MHz 和 150 MHz ) 极低的功耗: 10 种低功耗操作模式用于优化外设活动和唤醒时间以延长电池的寿命 低漏唤醒单元、低功耗定时器和低功耗 RTC 可以更加灵活地实现低功耗 行业领先的快速唤醒时间 存储器: 内存空间可扩展,从 32 KB 闪存/8 KB RAM 到 1 MB 闪存/128 KB RAM。多个独立的闪 存模块使同时进行代码执行和固件升级成为可能 可选的 16 KB 缓存用于优化总线带宽和闪存执行性能 Flex 存储器具有高达 512 KB 的 FlexNVM 和高达 16 KB 的 FlexRAM。FlexNVM 能够被 分区以支持额外的程序闪存(例如引导加载程序) 、数据闪存(例如存储大表)或者 EEPROM 备份。FlexRAM 支持 EEPROM 字节写/字节擦除操作,并且指示最大 EEPROM 空间 8 EEPROM 最高超过一千万次的使用寿命 EEPROM 擦除/写速度远高于传统的 EEPROM 模拟混合信号: 快速、高精度的 16 位 ADC、12 位 DAC、可编程增益放大器、高速比较器和内部电压 参考。提供强大的信号调节、转换和分析性能的同时降低了系统成本 人机接口(HMI): 低功耗感应触摸传感接口在所有低功耗模式均可工作 连接性和通信: UART 支持 ISO7816 和 IrDA,I2S、CAN、I2C 和 SPI 可靠性和安全性: 硬件循环冗余校验引擎用于验证存储器内容、通信数据和增加的系统可靠性 独立时钟工作的 COP 用于防止代码跑飞 外部看门狗监控 定时和控制: 强大的 FlexTimers 支持通用、PWM 和电机控制功能 载波调制器发射器用于产生红外波形 可编程中断定时器用于 RTOS 任务调度或者为 ADC 转换和可编程延迟模块提供触发源 外部接口 多功能外部总线接口提供和外部存储器、门阵列逻辑或 LCD 的接口 系统: 5 V 容限的 GPIO 带引脚中断功能 从 1.71 V 到 3.6 V 的宽操作电压范围,闪存编程电压低至 1.71 V ,并且此时闪存和模 拟外设所有功能正常 运行温度-40 C 到 105 C 除了以上共性,下表中列出了各 Kinetis 系列所特有的性能。 表 2-2 Kinetis 系列性能 下面是 Kinetis 微控制器 K60 系列的芯片功能图: 9 图 2-1 K60 系列芯片功能图 10 2、开发板硬件资源、开发板硬件资源 2.1、核心开发板硬件资源、核心开发板硬件资源 图 2-2 核心开发板简介 1) MK60DN512ZVLQ10 32BIT 的处理器 、 100MHz 主频 、 512KB 的 FLASH 和 125KB SRAM; 2) 采用的是 MK60 核心板+功能强大扩展板的模式; 3) 采用 MINI-USB 接口,实现串口通信及标准的 DC5V 供电方式; 4) 两组电源芯片分别提供 5V 和 3.3V 并分别带有电源指示灯; 5) JTAG 接口:标准的 20PIN 的 JTAG 接口方式,用于连接 JLINK V8 ARM 仿真器; 6) 一个复位芯片(MK60 芯片)按键; 7) 两组 2*30 排针扩展口, 引出 MK60 芯片的 PTA0PTE28 全部 I/O 引脚便于二次开发; 8) 一个标准的 USB 接口,可以通过 USB 线与 PC 机相联并通讯(Uart4 转 USB 接口) ; 9) 四个 LED 灯,实现 LED 流水灯实验; 10) 四个 MK60 芯片自带触摸传感接口(TSI) ,用于按键功能; 11 2.2、通用扩展开发板硬件资源、通用扩展开发板硬件资源 图 2-3 通用拓展开发板简介 1) 一个全功能的 Kinetis Kxx Cortex -M4 功能扩展板; 2) 一个标准的 USB 接口,可以通过 USB 线提供 DC 5V 电源及 USB 接口通信功能; 3) 两个标准的 RS232 接口(Uart1 和 Uart3) ,可以与 PC 机进行串行通讯; 4) 三路 16-bit ADC 模拟采集引出,可以实现模拟数据采样; 5) 两路 12-bit DAC 转换引出,可以实现 DAC 数据的输出; 6) 两路 PWM 信号引出,可以完成 PWM 信号输出; 7) 一路 CAN 总线信号引出,可以实现 CAN 总线通信; 8) 一个 CR1220 3V 纽扣电池为时钟芯片(DS1302)提供电源,保证掉电时间正常运行; 9) 四个 LED 灯,实现 LED 流水灯实验; 10) 四个 MK60 芯片自带触摸传感接口(TSI) ,用于触摸按键功能; 11) 一个四位 LED 数码管,实现数据显示; 12) 一个蜂鸣器(Buzzer)实现报警实验; 13) 一个 33 的矩阵式键盘,可以作为程序的功能按钮或数据输入,比如调节时钟等; 14) 两个 GPIO 引脚中断键盘,可以实现引脚的中断实验; 15) 一个红外线接收接口,实现红外线遥控的解码实验; 16) 一个 IIC 接口的 20488-Bit 串行 EEPROM(24C16) ,可以实现 EEPROM 读写实验; 17) 一个时钟芯片(DS1302) ,实现实时时钟实验; 18) 一个 MICRO SD 卡接口,实现 SD Card 存储器实验; 19) 一个 12-Bit 的高精度数字温度传感器(DS18B20) ,可以用单片机控制它来测量温度; 20) 一个 14 针的 nRF905(PTR8000+)无线通信模块接口, 通过 SPI 接口 nRF905 实现无线收 发实验; 12 21) 一个 14 针的 nRF24L01 无线通信模块接口(与 nRF905 共用同一个接口) ,可以实现 无线收发实验; 22) 一个 8 针的单独 nRF24L01 无线通信模块接口,可以实现无线收发实验; 23) 一个标准的 1602 液晶接口(同时提供对 5V 和 3.3V 液晶的支持) ; 24) 一个标准的 12864 液晶接口(同时提供对 5V 和 3.3V 液晶的支持) ; 25) 一个标准的 2.8/3.2 寸 TFT 真彩触摸屏液晶接口; 26) 一个标准的 HC-SR04 超声波测距实验接口; 27) 一个标准的 HC-SR501 人体红外感应实验接口; 28) 一个标准的 OV7670 摄像头实验接口; 29) 一个 10M/100M 的以太网接口; 2.3 K60 核心板核心板+通用扩展板配套光盘资料通用扩展板配套光盘资料 13 2.4 K60 核心板核心板+扩展板扩展板 C 语言代码实验案例语言代码实验案例 三、实验案例操作方法三、实验案例操作方法 Kinetis-K60N512 开发板中提供的 C 语言实验案例均采用 EWARM 开发工具进行的开发, 其版本为 IA
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