飛思卡爾半導體公司

5 VARM Cortex－M0＋MCU

不久前，飛思卡爾推出了Kinetis E系列MCU（微控制器）。該MCU具有強大的抗電磁干擾性和優(yōu)越的性能，而且完全是在中國設計、測試，面向中國市場打造的一個全新MCU系列。眾所周知，Kinetis系列是飛思卡爾基于ARM Cortex－M系列的MCU產品。此前，飛思卡爾已推出了兩個通用MCU系列（如圖1所示）：基于Cortex－M4的Kinetis K系列和基于Cortex－M0＋的低功耗Kinetis L系列。Kinetis E系列是一款基于Cortex－M0＋處理器架構的5VMCU，其特點是抗干擾性強，適合在非常惡劣的電磁環(huán)境下工作。

圖1 Kinetis ARM Cortex MCU系列（通用）

飛思卡爾為何能率先推出抗強噪聲環(huán)境的E系列MCU？這源于飛思卡爾過去幾十年的MCU經驗積累，諸如成功的S08產品架構和抗干擾know－h(huán)ow（訣竅），并基于低功耗的ARM Cortex－M0＋設計了這款產品。

E系列是如何推出的？實際上，這款產品是飛思卡爾的蘇州設計中心設計的，在天津進行測試的，完全在中國進行，并服務于中國等市場的馬達控制、功率轉換、存儲等對ESD／EFT要求高的場合。

工業(yè)級、易于使用

現(xiàn)在市場上有很多32位MCU供應商，但是很多MCU并沒有在性能上進一步提升。實際上，馬達控制、電源轉換市場等對MCU性能的要求非常高，需要MCU在非常惡劣的環(huán)境或噪音環(huán)境下長時間工作。

飛思卡爾擁有大規(guī)模的ESD／EFT（靜電放電／電快速瞬變脈沖群）抗干擾實驗室，設在中國天津。在蘇州和天津兩地員工的配合下，Kinetis E系列有很多特殊性能來保證可靠性和安全性，符合IEC 61000－4－2和61000－4－4標準。

現(xiàn)有的8位和16位MCU已不適應處理器對軟件堆棧和協(xié)議的要求。因此，從8／16位到32位MCU的遷移正在興起，使用32位MCU可以大幅提高性能。

再有，工業(yè)客戶相對比較保守，不像消費類客戶的變化非?？?。但工業(yè)客戶現(xiàn)在也面臨著極大的挑戰(zhàn)，因此變得很糾結，一方面不愿意接受新的技術，另一方面最終用戶對他們的要求越來越多。而Kinetis E系列既保證了是工業(yè)級的產品，又容易使用。

KE02適合高效和嚴苛環(huán)境

KE02是E系列的首款產品。E系列目前計劃投放五款產品。今年年底之前還會有兩款產品投放市場，明年下半年將繼續(xù)投放兩款。新產品將在混合信號或高壓等方面增強性能。E系列的特點如下：

①性能強大：5V運行電壓和I／O等級使這些MCU在因為系統(tǒng)生成的噪音和EMI（電磁干擾）而出現(xiàn)信號中斷時更加可靠。

②功能強大：E系列采用Cortex－M0＋處理器構建，憑借優(yōu)于8位和16位MCU的代碼密度交付3倍的Core－Mark／MHz；單指令位操作引擎分流處理器以實現(xiàn)更高性能；快速、單周期GPIO可用于模擬專用通信接口。

③（電磁兼容）方面，EFT、PESD和AC電源繼電器測試中具有強大表現(xiàn)。

④開發(fā)非常簡單。飛思卡爾Freedom是低成本的12美元的開發(fā)工具，同時飛思卡爾也支持第三方的開發(fā)工具。飛思卡爾的平臺是開源的，也歡迎所有中國開發(fā)工具廠商支持。

中國設計、中國測試

圖2 KE02系列和上市情況

E系列的推出，不僅是飛思卡爾的自豪，也是中國工程師才華的見證。因為E系列創(chuàng)造了一系列記錄——只用了極短的時間就完成了設計到最后測試，并且設計堪稱精致完美。例如：E系列擁有85%的芯片利用率。利用率越高表示布局和布線時沒用的地方越小。另外，一版就流片成功。“這證明了中國設計師已經是世界級的設計師，他們的勤奮、對細節(jié)的關注和技術水平，與全球的設計師相比不差，甚至更好?！憋w思卡爾高級副總裁兼微控制器部門總經理Geoff Lees說。

目前飛思卡爾微控制器部在中國擁有強大的工程團隊，并在上海、蘇州和天津等地設有IC設計中心。

中國應用——電機控制和電源轉換

Kinetis E系列適合多種工業(yè)應用，其中目標市場之一是電機控制和電源轉換。

（1）電機控制

在現(xiàn)代電機應用領域，對于電機控制的要求已不僅僅停留在滿足節(jié)能要求的通用變頻器及速度控制，而越來越需要精確的位置控制和電流等控制，這可以大大減少電機的震動噪音，提供舒適、智能的控制等。而電磁干擾是擺在電機控制中的一大挑戰(zhàn)。一方面，要在自己的電路設計上盡量減少電磁干擾的產生；另一方面，在所處的電磁環(huán)境中能正常工作。

圖3 Kinetis E系列的微波爐測試

Kinetis E系列適合在惡劣的電磁環(huán)境下工作。飛思卡爾對Kinetis E做了一個微波爐測試。眾所周知，微波爐能產生較強的電磁波。作為微波爐控制器電路板，將KE02做主控MCU，電路板和系統(tǒng)級測試基于IEC 61000－4－4（EFT）、IEC 61000－4－2（PESD）和中國家電本地AC電源繼電器測試。測試結果顯示滿足各項指標。例如滿足電路板級IEC 61000－4－4（EFT）指標：±4.4kV；IEC 61000－4－2（PESD）指標：間接接觸放電±20kV。中國家電本地AC電源繼電器測試：6次開啟無復位。E系列適用于眾多電機及應用，例如交流感應電機（ACIM）、無刷直流電機（BLDC）、步進電機、永磁電機（PMSM）、通用電機、開關磁阻電機、交流電機、直流電機、泵、風機、壓縮機、轉子、執(zhí)行器和伺服電機等。飛思卡爾擁有成套的電機控制處理器的產品、強大的開發(fā)工具和諸多專家，支持面向大量應用的經濟高效且節(jié)能的電機控制。

（2）電源轉換

市場因素正在推動智能電源的發(fā)展，包括電源的外部控制和生產中的軟件配置。實現(xiàn)上述目標的方法之一就是在電源轉換回路中采用數字反饋控制。電源設計人員已經在智能電源中采用了MCU來實現(xiàn)通信、監(jiān)視、控制和諸如上電時序、軟啟動和拓撲控制等確定性功能。然而，電源本身又是產生干擾的重災區(qū)，就是在不久前，由于沒有合適的抗干擾效率的技術，對電源轉換回路進行完全的數字控制仍是難題。包含抗干擾的MCU的出現(xiàn)才使得完全的數字控制成為可能，而Kinetis E系列是一種合適之選。

Kinetis E系列產品可在復雜電氣噪聲環(huán)境和要求高可靠性的應用中保持高穩(wěn)定性，而且有豐富的內存、外設和產品包可供選擇。它們具有通用的外設和引腳數量，使開發(fā)人員能夠輕松實現(xiàn)相同MCU系列內或多個MCU系列間的遷移，以利用更多存儲器或特性集成。這種可擴展性使開發(fā)人員能夠在Kinetis E系列上實現(xiàn)其終端產品平臺的標準化，最大程度地提高硬件和軟件的再利用，并縮短產品上市所需的時間。

關于易絡盟－飛思卡爾MCU設計大賽

2014易絡盟－飛思卡爾MCU設計大賽于2013年10月15日至2014年4月15日進行。大賽邀請嵌入式設計工程師基于飛思卡爾Kinetis MCU系列進行創(chuàng)新設計。有關大賽詳情和注冊信息，可瀏覽：http：／／www.eeboard.com／freescale／。