Freescale TWR-K20D72M

Отличный выбор! TWR-K20D72M — это плата для оценки и разработки (Tower System Module) от Freescale (ныне NXP Semiconductors) на базе высокопроизводительного 32-битного микроконтроллера серии Kinetis K20 на ядре ARM Cortex-M4.

Краткое описание

TWR-K20D72M является модулем для модульной системы разработки Freescale Tower System. Это не standalone-отладочная плата, а "кирпичик", который вставляется в Tower-совместимый корпус вместе с другими модулями (например, с TWR-Elevator, TWR-PROTO, сенсорными или коммуникационными платами).

Основная цель платы — демонстрация возможностей и ускорение разработки на микроконтроллере MK20DX256VLH7, который сочетает в себе высокую производительность ядра Cortex-M4 с FPU, богатый набор периферии и интерфейсов подключения.

Ключевые особенности:

• Ядро: ARM Cortex-M4 с блоком вычислений с плавающей запятой (FPU).
• Тактовая частота: До 72 МГц.
• Отладка: Встроенный отладчик OpenSDA (CMSIS-DAP) с виртуальным COM-портом, обеспечивающий программирование и отладку через USB-кабель.
• Экосистема Tower System: Возможность сборки сложных прототипов путем стыковки с десятками других специализированных модулей (TWR-карт).
• Богатая периферия на борту: Датчик температуры, светодиоды, кнопки, потенциометр, разъемы для расширения.

Технические характеристики

1. Основной микроконтроллер (MCU)

• Модель: MK20DX256VLH7 (основной вариант для этой платы)
• Архитектура: ARM Cortex-M4
• Частота ядра: до 72 МГц
• Память:
  • Flash: 256 КБ
  • SRAM: 64 КБ
• FPU: Есть (Floating Point Unit)
• Периферия на кристалле:
  • Таймеры: 2x 16-бит, 2x 8-бит, 1x RTC, 1x PIT (Periodic Interrupt Timer)
  • Аналоговые интерфейсы: 2x 16-битных АЦП (до 24 каналов), 2x 12-битных ЦАП, 3x аналоговых компаратора.
  • Коммуникационные интерфейсы:
    • UART/SCI: До 5 модулей
    • SPI: До 3 модулей
    • I²C: До 2 модулей
    • I²S: 1 модуль (для аудио)
    • USB 2.0 Full-Speed OTG (с контроллером)
    • CAN: 1 модуль (CAN 2.0 A/B)
  • Генерация тактовых сигналов: Внутренние генераторы, поддержка внешнего кварца.

2. Особенности платы TWR-K20D72M

• Отладчик: OpenSDA (Open Standard Debug Access) — интерфейс для программирования и отладки через USB-Micro-B. Поддерживает протоколы CMSIS-DAP, P&E, J-Link (в зависимости от прошивки).
• Элементы управления и индикации:
  • 4 пользовательских светодиода (RGB + желтый)
  • 2 тактовые/пользовательские кнопки
  • Светодиод состояния питания
  • Потенциометр (подключен к АЦП)
  • Датчик температуры (подключен к АЦП)
• Разъемы:
  • Tower-разъемы: Первичный (Primary) и вторичный (Secondary) для интеграции в систему Tower.
  • Разъемы для отладки: JTAG/SWD (через OpenSDA).
  • Пин-разъемы: Выводы всех основных сигналов MCU для внешнего подключения.
• Питание: Подается через систему Tower или через разъем USB отладчика OpenSDA.
• Совместимость ПО: Поддерживается множеством сред разработки: MCUXpresso IDE, IAR Embedded Workbench, Keil MDK, ARM mbed (через платформу mbed.org).

Парт-номера и совместимые модели

Парт-номера (Part Numbers)

• Основной номер для заказа: TWR-K20D72M — это полное название модуля.
• Номер микроконтроллера на плате: MK20DX256VLH7 (вариант в корпусе LQFP64).
• Альтернативные MCU в той же серии K20, которые программно совместимы и могут использоваться для миграции проекта:
  • MK20DX128VLH7 (128 КБ Flash)
  • MK20DX64VLH7 (64 КБ Flash)
  • MK20DX32VLH7 (32 КБ Flash)
  • Модели с другими объемами памяти (512 КБ, 1 МБ) или в иных корпусах (например, MK20FN... в BGA).

Совместимые модели и экосистема

1. Совместимые модули Tower System (TWR-карты): Плата предназначена для работы в системе. Вот ключевые совместимые модули:

• Базовые/системные:
  • TWR-ELEVATOR / TWR-ELEV-PRO: Базовые переходные платы ("лифты"), необходимые для соединения двух и более модулей Tower.
  • TWR-PROTO: Плата для прототипирования и монтажа собственных схем.
• Коммуникационные:
  • TWR-PI: Модуль Ethernet.
  • TWR-SER: Модуль с интерфейсами RS-232/RS-485/CAN.
  • TWR-LCD: Модуль с ЖК-дисплеем.
• Сенсорные и интерфейсные:
  • TWR-SENSOR-PAK: Набор различных датчиков (акселерометр, барометр, магнитометр).
  • Модули с сенсорными слайдерами/кнопками.
• Управление питанием:
  • TWR-BATT: Модуль для работы с батареями.
  • TWR-PWR: Модуль управления питанием.

2. Прямые аналоги и платы-преемники от NXP:

• Freedom Development Boards (FRDM): Более современный и компактный форм-фактор от NXP.
  • Ближайший аналог: FRDM-K22F (на базе Kinetis K22, Cortex-M4, 120 МГц) или FRDM-K64F (более мощный, Cortex-M4, 120 МГц, Ethernet). Они не являются аппаратно совместимыми, но идеологически похожи и используют ту же экосистему MCUXpresso.
• Серия LPCXpresso: Платы на базе микроконтроллеров NXP LPC (также ARM Cortex-M). Другое семейство, но схожий уровень.
• Современные аналоги в линейке NXP: Микроконтроллеры серий Kinetis K2x, K6x, а также новые серии LPC и i.MX RT (кроссоверы Cortex-M7) являются эволюционным развитием идей, заложенных в K20.

Вывод

TWR-K20D72M — это мощный и гибкий инструмент для разработчика, позволяющий глубоко изучить архитектуру Cortex-M4 и периферию Kinetis K20 в рамках масштабируемой модульной системы. Хотя сама плата и экосистема Tower System уже не являются самыми новыми, они остаются отличным, хорошо документированным решением для обучения и создания сложных прототипов. Для новых проектов NXP рекомендует обратить внимание на платформы FRDM и MCUXpresso.