Freescale MK20DX256VLK10

Конечно, вот подробное описание микроконтроллера Freescale (ныне NXP) MK20DX256VLK10, его технические характеристики, парт-номера и совместимые модели.

Общее описание

MK20DX256VLK10 — это высокопроизводительный 32-битный микроконтроллер семейства Kinetis K20 на ядре ARM Cortex-M4. Ключевой особенностью является наличие аппаратного модуля FPU (сопроцессора чисел с плавающей запятой), что делает его идеальным для приложений, требующих интенсивных математических вычислений (цифровая обработка сигналов, управление двигателями, аудио). Микроконтроллер ориентирован на применение в промышленной автоматике, медицинском оборудовании, сложных потребительских устройствах и устройствах с интерфейсом USB.

Ключевые особенности

• Ядро: ARM Cortex-M4 с набором команд Thumb-2, работающее на частоте до 72 МГц.
• FPU: Наличие блока вычислений с плавающей запятой одиночной точности.
• Память: 256 КБ Flash, 64 КБ SRAM.
• Интерфейсы: Полноскоростной USB 2.0 On-The-Go (OTG) с отдельным DMA.
• Аналоговые модули: 16-битный АЦП, 12-битный ЦАП, компараторы.
• Таймеры: Широкий набор таймеров (PIT, FTM, PWT, RTC).
• Коммуникационные интерфейсы: UART, SPI, I²C (I2S), CAN.
• Пакет: 80-контактный LQFP.

Подробные технические характеристики

| Параметр | Значение / Описание | | :--- | :--- | | Архитектура | 32-битная ARM Cortex-M4 с FPU | | Макс. тактовая частота | 72 МГц | | Flash-память | 256 КБ | | ОЗУ (SRAM) | 64 КБ | | ПЗУ (ROM) | 4 КБ (с загрузчиком и драйверами) | | Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) | 16-битный, до 2 каналов (ADC0, ADC1) | | Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) | 12-битный, 1 канал | | Аналоговые компараторы (CMP) | 2 | | USB | Full-Speed (12 Мбит/с) OTG (Host/Device) с DMA | | Последовательные интерфейсы | 3x UART (LPUART), 3x SPI, 3x I²C (1x с поддержкой SMBus), 1x I2S | | Контроллер CAN | 1 (FlexCAN) | | Таймеры | 2x 8-канальных таймера (FTM), Программируемый интервальный таймер (PIT), RTC, PWM-таймер (PWT) | | GPIO | До 68 (в зависимости от конфигурации альтернативных функций) | | Напряжение питания | 1.71 В – 3.6 В | | Диапазон температур | -40°C до +105°C (расширенный промышленный) | | Корпус | LQFP-80 (12x12 мм, шаг 0.5 мм) |

Парт-номера (Part Numbers) и варианты в семействе

Номенклатура NXP/Freescale построена по шаблону: MK20 DX 256 VLK 10

• MK20 — семейство Kinetis K20.
• DX — вариант с USB FS OTG и 16-битным АЦП.
• 256 — объем Flash-памяти (256 КБ).
• V — корпус LQFP.
• L — температурный диапазон (-40°C до +105°C).
• K — количество выводов (80).
• 10 — частота (72 МГц) и специфические опции.

Основные парт-номера в этом семействе (аналогичные по характеристикам, но с отличиями в корпусе/памяти):

• MK20DX256VLH7 — корпус 64-pin LQFP (меньше выводов GPIO).
• MK20DX256VMC7 — корпус 121-pin MAPBGA (более компактный, для плотного монтажа).
• MK20DX256VLL7 — корпус 100-pin LQFP (больше выводов).
• MK20DX128VLK7 — 128 КБ Flash, 64-pin LQFP.
• MK20DX64VLK7 — 64 КБ Flash, 64-pin LQFP.

Важно: Цифра в конце (7 или 10) может указывать на частоту и наличие/отсутствие криптографического ускорителя. Модели с "10" обычно имеют частоту 72 МГц и аппаратное шифрование (AES, DES, SHA, RNG).

Совместимые и аналогичные модели

1. Прямые аналоги от NXP (прямая совместимость по выводам и периферии):

• MK20DX256VLL10 (100-pin LQFP) — больше линий GPIO.
• MK22FN512VLH12 — более новая серия Kinetis K2x, имеет более высокую частоту (120 МГц), больше памяти (512 КБ Flash, 128 КБ RAM), обратно совместим по выводам с K20 в корпусе LQFP-64, но требует проверки datasheet.
• MK20DX256VFT7 (32-pin QFN) — ультракомпактный корпус, меньше периферии.

2. Совместимые по архитектуре и экосистеме (ядерная и программная совместимость):

• Серия Kinetis K系列 (K02, K22, K24, K66) — все на ядре Cortex-M4, имеют схожую периферию и используют те же инструменты разработки (MCUXpresso, Kinetis SDK). Требуется адаптация проекта из-за различий в маппинге выводов и тактировании.
• Серия Teensy 3.2 — популярная отладочная плата, в основе которой используется MK20DX256VLH7 (аналог в корпусе 64-pin). Код, написанный для Teensy 3.2, можно перенести на "голый" MK20DX256VLK10 с учетом разводки выводов.

3. Функциональные аналоги от других производителей:

• STMicroelectronics STM32F4 (например, STM32F407): Cortex-M4 с FPU, похожие характеристики по производительности и периферии (USB, CAN, АЦП). Требует полного переписывания кода на другом HAL/LL.
• Microchip (Atmel) SAM D5x / E5x (например, SAME54): Cortex-M4F, USB, CAN. Другая экосистема (ASF).
• Texas Instruments TM4C129x: Cortex-M4F, интегрированный Ethernet, похожий набор интерфейсов. Использует драйверы TivaWare.

Ключевые области применения

• Промышленные системы управления (ПЛК, драйверы двигателей, инверторы).
• Медицинские портативные диагностические приборы.
• Аудиоустройства и музыкальные контроллеры.
• Сложные устройства с USB-интерфейсом (HID, CDC, Mass Storage).
• Системы сбора данных и обработки сигналов.

Вывод

MK20DX256VLK10 — это мощный и хорошо оснащенный микроконтроллер, который, несмотря на появление более новых линеек, остается востребованным благодаря отличному балансу производительности, наличию FPU, USB OTG и развитой экосистеме (особенно в сообществе Teensy). При выборе аналога важно обращать внимание не только на характеристики, но и на корпус, маппинг выводов и доступность инструментов разработки.