회사 블로그 NXP MCF51JM64 32비트 50MHz Flexis V1 ColdFire USB 마이크로컨트롤러

첸젠 밍기다 전자제품 주식회사는 NXP를 공급합니다.MCF51JM6432비트 50MHz 플렉시스 V1 콜드파이어 USB 마이크로 컨트롤러

난...MCF51JM64제품 위치: 플렉시스 컨트롤러 연속체 내의 32비트 중간 세그먼트
MCF51JM64는 NXP의 플렉시스 컨트롤러 연속체의 32비트 부문에 속한다.이 아키텍처는 8비트 S08과 32비트 ColdFire V1 제품 라인이 주변 장치 구성의 측면에서 가능한 한 밀접하게 정렬되도록 설계되었습니다., 핀 정의 및 개발 도구, 그래서 엔지니어가 MC9S08JM60에서 MCF51JM 시리즈로 업그레이드 할 때 하드웨어 수정 사항은 최소화되고 코드 마이그레이션 경로는 명확합니다.

MCF51JM 제품군에는 플래시 용량에 따라 세 가지 변형이 있습니다. MCF51JM128 (128 KB), MCF51JM64 (64 KB) 및 MCF51JM32 (32 KB).이 세 가지 모두 16 KB의 SRAM 및 본질적으로 동일한 주변 자원을 갖추고 있습니다.MCF51JM64는 32KB 버전보다 프로토콜 스택과 펌웨어에 더 많은 공간을 제공하면서 128KB 버전의 상대적으로 높은 비용을 피합니다.따라서 USB 통신과 중형 제어 논리를 결합하는 응용 프로그램에 적합합니다..

제2항MCF51JM64코어 아키텍처: V1 콜드파이어 코어 및 메모리 구성
MCF51JM64는 최대 코어 주파수 50.33MHz와 버스 주파수 25MHz의 32비트 V1 콜드파이어 RISC 코어를 사용합니다. 코어는 2.7V에서 5의 전압 범위 내에서 작동합니다.5V 및 주변 온도 범위 40 °C ~ +105 °C, 산업용 품질의 전체 사양을 충족시키고 광범위한 온도 및 전압 범위가 필요한 현장 장치에서 직접 사용할 수 있습니다.

메모리 측면에서는 64 KB의 플래시와 16 KB의 SRAM로 구성되어 있습니다. 플래시는 전체 운영 전압 및 온도 범위에서 읽기, 프로그램 및 삭제 작업을 지원합니다.그리고 낮은 온도 또는 낮은 전압 조건에서 사용하기 위해 데라팅을 요구하지 않습니다.SRAM는 중요한 데이터 영역을 보호 할 수 있는 안전 회로로 장착되어 있으며, 프로그램 탈락의 경우 실수로 덮어쓰기를 방지합니다.다채널 샘플링을 위한 CAN 메시지 버퍼링 및 데이터 캐시, 16KB는 이 클래스 장치에 대한 관대한 용량을 나타냅니다.

커널의 디버깅 채널은 BDM (백그라운드 디버깅 모드) 단일 유선 인터페이스입니다. OSBDM 또는 P&E 디버깅 프로브와 함께 사용할 때 회로 내 에뮬레이션을 가능하게합니다.추가 통신 주변 장치의 사용을 필요로 하지 않는 장애점 및 메모리 읽기/쓰기 작업.

시계 시스템은 FLL와 PLL를 통합한 MCG 다목적 시계 생성기로 처리됩니다.내부 참조 시계 사용 은 외부 결정 오시레이터 의 필요 를 제거 합니다, 따라서 부팅 시간을 줄이므로 USB가 활성화되면 12 Mbps의 풀 스피드 통신에 충분한 타이밍 마진을 보장하기 위해 고정도 외부 시계 소스가 필요합니다.

제3조MCF51JM64USB 서브시스템: 이중 역할 OTG는 이 칩의 핵심 판매 포인트입니다
MCF51JM64는 USB 2.0 풀 스피드 사양을 준수하는 이중 역할 USB OTG 컨트롤러를 통합하고 장치, 호스트 및 OTG의 세 가지 구성 사이를 전환 할 수 있습니다.이것은 하나의 칩이 호스트 컴퓨터에 연결된 USB 슬레이브 장치와, 반대로, USB 플래시 드라이브를 읽거나 HID 주변 장치를 연결하는 호스트 역할을 수행하여 별도의 USB 호스트 컨트롤러 칩의 필요성을 제거합니다.

칩은 USB 트랜시버와 3.3V 전압 조절 회로 (단순히 VUSB33 핀에 외부 콘덴시터를 연결) 를 통합합니다. 외부에서는 USB 디퍼셜 라인 만,VBUS 탐지 및 ESD 보호가 처리되어야합니다., 비교적 간소화 된 재료 목록으로 이어집니다.

소프트웨어 생태계는 이 칩의 또 다른 강점이다. NXP는 JM 시리즈에 대한 완전한 USB 프로토콜 스택을 제공합니다. 장치 스택, 호스트 스택, OTG 스택,또한 PHDC 라이브러리 및 의료 연결을 위한 MSD FATFS 파일 시스템 라이브러리공식 응용 설명서는 또한 사용할 준비가 된 두 가지 솔루션을 제공합니다: AN3690에서 CAN-to-USB 브릿지 디자인 및 AN3748에서 USB 부트 로더;이 방법은 기본적으로 설명서를 따라 실행할 수 있습니다..

IV.MCF51JM64아날로그 및 시간 자원: 샘플링 및 폐쇄 순환 제어
아날로그 프론트엔드는 최대 12개의 입력 채널을 지원하는 12비트 연속 근사 ADC를 포함한다. 단일 변환 및 연속 변환 모드를 모두 갖는다.자동 비교 기능을 지원합니다. 샘플링 값이 한 임계값을 초과할 때 직접 중단을 유발할 수 있습니다., CPU의 투표 부하를 줄입니다. 채널 수는 패키지에 따라 다릅니다. 80pin 버전은 가장 포괄적인 세트를 제공합니다.64핀 및 44핀 버전은 핀 멀티플렉싱에 따라 숫자가 감소합니다.또한 0 크로싱 감지, 전원 공급 모니터링 또는 간단한 임계 비교에 사용할 수있는 하나의 아날로그 비교 장치 (ACMP) 를 갖추고 있습니다.

타이밍 리소스는 두 개의 단위로 구성됩니다: TPM1, 6 채널 16 비트 타이머, TPM2, 2 채널 타이머이들은 입력 캡처로 독립적으로 구성될 수 있는 총 8개의 채널을 제공합니다., 출력 비교 또는 가장자리 정렬 PWM. 이 채널의 수는 작은 모터 드라이버, LED 디밍, 부저 드라이버 및 다채널 펄스 측정과 같은 응용 프로그램에 충분합니다.CMT 캐리어 변조 타이머가 있습니다., 특히 적외선 원격 제어 장치에 대한 38 kHz 통신 및 프로토콜 파형 생성하도록 설계되었습니다. RTC 실시간 시계는 저 전력 타이밍 및 달력 기반 응용 프로그램에 책임이 있습니다..

V.MCF51JM64통신 인터페이스: CAN, 듀얼 시리즈 포트, 듀얼 SPI, 듀얼 I2C
통신 주변 장치는이 가족이 뛰어난 또 다른 영역을 나타냅니다. MSCAN 컨트롤러는 CAN 버스 통신을 지원하며 제조업체는 AN4511 CAN 부트 로더 솔루션을 제공합니다.오버-더-에어 펌웨어 업데이트를 가능하게 하는. 44핀 패키지에 CAN 핀이 포함되어 있지 않다는 점에 유의하십시오. 장치를 선택할 때 패키지 유형을 확인하는 것이 중요합니다.

다른 인터페이스에는 두 개의 SCI 비동기 직렬 포트, 두 개의 SPI 포트, 두 개의 I2C 포트 및 최대 8 개의 키보드 인터럽트 (KBI) 라인이 포함됩니다. GPIO 핀의 수는 패키지에 따라 다릅니다: 66 (80 핀),51 (64핀) 및 33 (44핀)또한 16비트 빠른 GPIO 포트 (RGPIO) 가 있습니다. 80핀 패키지는 16비트를 모두 제공하며, 64핀 패키지는 6비트를 제공하며, 44핀 패키지는 이 기능을 포함하지 않습니다.낮은 지연 상태 전환이 필요한 애플리케이션에 적합하도록.

VI.MCF51JM64보안 및 시스템 신뢰성
시스템 보호 메커니즘은 독립적인 시계 감시기 (COP), 저전압 감지기 (LVD) 및 플래시 보안 회로,외부에서 펌웨어가 읽히지 않도록 칩 내 메모리에 읽기 보호를 제공하는.

암호화 기능에 대한 중요한 세부 사항은 CAU (암호화 가속 단위) 와 RNGA (random number generator array) 가 전체 제품군에서 표준 기능이 아니라는 것입니다.모델 번호에 ?? E?? 문자가 있는 버전들 (예를 들어 MCF51JM64EVLH) 만이 이러한 하드웨어 구성 요소를 갖추고 있습니다.CAU는 AES, DES 및 SHA와 같은 알고리즘의 실행을 가속화하고 RNGA는 하드웨어 기반의 무작위 숫자 소스를 제공합니다.암호화된 통신을 필요로 하는 설계에 적합하도록, 키 저장 또는 안전한 인증 표준 버전 (MCF51JM64VLH와 같이) 은 암호화 가속을 포함하지 않습니다. 암호화는 소프트웨어를 통해 구현해야합니다.성능과 보안을 손상시키는.

VII.MCF51JM64패키지 및 주문 가능한 버전: 8 개의 개별 부품 번호
MCF51JM64는 8개의 주문 가능한 버전으로 제공되며, 4개의 패키지 유형과 암호화 기능을 포함합니다.
먼저, MCF51JM64VLK 80pin LQFP 암호화 가속 없이

둘째, MCF51JM64EVLK, CAU와 RNGA가 있는 80pin LQFP.

셋째, MCF51JM64VLH, 암호 가속 없이 64핀 LQFP (10×10mm)

네 번째 변종: MCF51JM64EVLH, 64핀 LQFP, CAU와 RNGA.

다섯 번째 변종: MCF51JM64VQH, 64핀 QFP, 14×14mm, 암호화 가속 없이.

여섯 번째 변종: MCF51JM64EVQH, 64핀 QFP, CAU와 RNGA.

일곱 번째 변종은 MCF51JM64VLD, 44핀 LQFP, 10×10mm, 암호화 가속 또는 CAN 없이.

여덟 번째 변종은 MCF51JM64EVLD, CAU와 RNGA를 갖춘 44핀 LQFP이지만 CAN가 없습니다.

모든 변종은 산업용 온도 범위인 40°C에서 105°C까지 작동한다. 부품 번호의 규약은 다음과 같이 분해될 수 있다.JM은 일련 코드입니다.; 64KB의 플래시를 나타냅니다. E는 암호화 가속 단위가 활성화되어 있음을 나타냅니다. V는 산업 온도 등급을 나타냅니다. L와 Q는 LQFP와 QFP 패키지를 구별합니다.그리고 마지막 문자는 K, H 및 D 는 각각 80, 64 및 44 핀에 해당합니다. 부품 구매 또는 교체 할 때 이러한 후자를 인식하는 한,암호화와 암호화 없는 부분 번호를 혼동하지 마세요..

VIII.MCF51JM64
첫 번째 카테고리는 USB-to-CAN 브릿지 및 버스 진단 도구입니다. 이들은 탑재 된 진단 장비, 산업 필드 버스 게이트웨이 및 CAN 네트워크 분석기에 적합합니다.듀얼 롤 USBMSCAN과 결합하면 완전한 브리딩 솔루션을 형성합니다.

카테고리 2: 의료기기용 데이터 수집 및 USB 연결. 휴대용 의료기기 및 건강 모니터링 단말기에 적합합니다.공식 PHDC 클래스 라이브러리와 의료 연결 라이브러리가 직접 재사용될 수 있습니다., 인증 및 개발 주기를 단축합니다.

카테고리 3: 산업용 데이터 획득 모듈. 다채널 아날로그 획득, 센서 집중기 및 원격 I/O에 적합합니다.듀얼 시리즈 포트와 듀얼 I2C 인터페이스와 결합, 다양한 감지 및 저장 장치의 동시에 연결을 허용합니다.

네 번째 카테고리는 USB HID 및 인간-기계 인터페이스 주변 장치입니다. 산업용 키보드, 바코드 스캐너, USB-to-serial 어댑터 및 덩글과 같은 보안 장치에 적합합니다.특히, EE 후자를 가진 버전은 암호화 및 인증 기능을 지원 할 수 있습니다.

다섯 번째 범주는 건물 제어 및 소규모 모션 제어입니다. 팬과 펌프, 밸브 작동 장치 및 조명 희미화 속도 조절에 적합합니다.8개의 PWM 채널과 ACMP는 저비용 폐쇄회로 시스템을 구성하기에 충분합니다..

카테고리 6: 레거시 플랫폼 및 교육 실험의 유지보수. 오래된 생산 라인의 유지보수, 대학 임베디드 시스템 과정의 예비 부품에 적합합니다.그리고 ColdFire 아키텍처 교육 게시판; 플렉시스 아키텍처와 S08 사이의 대응은 8비트에서 32비트 시스템으로의 마이그레이션을 설명하는 것을 용이하게 합니다.

제9조MCF51JM64디자인 고려 사항 및 선택 위험
전원 공급 섹션에서는 VDD와 VDDA의 분리 작업이 개별적으로 처리되어야 하며, 아날로그 및 디지털 기둥은 하나의 지점에서 회합되어야 합니다.VUSB33 핀은 정해진 용량의 안정적 콘덴시터에 연결되어야 합니다., 그렇지 않으면 USB 트랜시버가 신뢰할 수 없습니다. USB 디퍼셔널 라인을 위해 장애 제어 및 ESD 보호가 구현되어야합니다.그리고 VBUS 탐지 전압 분할기에 충분한 마진을 허용해야 합니다.시계 설계에 관해서는 USB를 통해 작동 할 때 외부 결정 오시레이터를 사용해야합니다. 내부 RC 오시레이터에 의존하는 것은 허용되지 않습니다.

플래시 프로그래밍은 삭제/쓰기 주기의 수가 제한되어 있기 때문에 부문별로 수행되어야 합니다.외부 EEPROM을 사용하거나 예약된 RAM 영역을 캐시로 사용하는 것이 좋습니다.디버깅 단계에서, 먼저 BDM 핀을 노출시키기 위해 BDM 프로브를 사용하는 것이 좋습니다. 대량 생산에 들어가면 CAN 또는 USB 부트 로더를 통해 현장 업그레이드가 수행 될 수 있습니다.

가장 큰 위험은 제품 라이프 사이클에서 비롯됩니다. 이 시리즈는 라이프 종료 상태에 도달했으며 시장에서 새 제품과 리뉴얼 된 제품 비율은 증가하고 있습니다.새로운 디자인은 ColdFire+ MCF51Jx 시리즈 또는 생산 중인 플랫폼으로의 마이그레이션을 평가해야 합니다., 예를 들어 Kinetis 및 LPC; 기존 생산 라인은 안정적인 공급 채널을 확보하고 예비 부품 재고를 구축해야합니다.