TM

October 2013

TM 2

如何开始使用Kinetis

通用开发工具

• 触摸式按键接口和软件库TSI & TSS

• eGUI

• 处理器专家Processor Expert

• FreeMASTER

• Others

参考设计

TM

4 TM

www.freescale.com/tower www.towergeeks/org

• 开发环境: FSL CodeWarrior, IAR Embedded Workbench, Keil MDK,

• Freescale MQX RTOS

• 板载OSJTAG 仿真电路– 支持直接通过USB仿真、调试

MCU Families

Supported

TWR Part

Number Contents

Price

(SRP)

K20

TWR-K20D50M 64 LQFP MCU module. USB communication supported

without TWR-SER (recommended for UART) $99

TWR-K20D72M 100 LQFP MCU module. USB communication

supported without TWR-SER $119

TWR-K21D50M 81 MAPBGA MCU module. Hardware security features

supported. $119

K30/40

TWR-K40X256

TWR-K40D100M

TWR-K40X256 Rev 1.0 (144MBGA), TWRPI-SLCD

TWR-K40D100M Rev 2.0 Silicon (144MBGA) $69

TWR-K40X256-KIT TWR-K40X256 (144MBGA), TWRPI-SLCD

TWR-SER, TWR-ELEV $139

K50

TWR-K53N512 TWR-K53N512 (144MBGA), TWRPI-SLCD $109

TWR-K53N512-KIT TWR-K53N512 (144MBGA), TWRPI-SLCD,

TWR-SER, TWR-ELEV $179

K10/20/60

TWR-K60N512

TWR-K60D100M

TWR-K60N512 Rev 1.0 Silicon (144MBGA)

TWR-K60D100M Rev 2.0 Silicon (144MBGA)

$69

$99

TWR-K60N512-KIT TWR-K60N512 (144MBGA), TWR-SER, TWR-ELEV $139

TWR-K60N512-IAR TWR-K60N512-KIT (144MBGA),

TWR-PROTO, Segger J-Link Lite Debug Probe, IAR

EWARM IDE (eval. version)

$239

TWR-K60N512-KEIL TWR-K60N512-KIT (144MBGA),

UNLINK-ME Debug Probe,

KEIL MDK IDE (eval. version)

$199

TWR-LCD

TWR-SENSOR-

PAK

TWR-WIFI-RS2101

NEW

• 低功耗触摸按键& 扩展插槽: Sensors, Radio, etc…

• 兼容所有Tower外设模块组件

5 TM

外设模块 ($15 – $149)

处理器模块 ($39-$249)

TWR-MCF51JE

TWR-MCF51JF

TWR-MCF51CN

TWR-MCF51MM

TWR-MCF51QM

TWR-MCF5225X

TWR-MCF5441X

TWR-S12GN32

TWR-S12G64

TWR-S12G128

TWR-S12G240

TWR-S08LL64

TWR-S08LH64

TWR-S08JE128

TWR-S08MM128

TWR-S08GW64

TWR-S08PT60

TWR-S08UNIV*

TWR-MPC5125

TWR-MPC8309

TWR-PXS2010

TWR-PXS3020

TWR-P1025

TWR-PXD10

TWR-PXD20

TWR-PXN20

TWR-PXR40

TWR-56F8257 TWR-K20D50M

TWR-K40X256

TWR-K53N512

TWR-K60F120M

TWR-K60N512

TWR-K60N512-IAR

TWR-K60N512-KEIL

TWR-K70F120M

www.freescale.com/tower

8-bit 16-bit DSC 32-bit - ColdFire 32-bit – Power Arch 32-bit – Kinetis

TWR-SER

TWR-SER2

Serial

TWR-PROTO

Prototyping

TWR-MEM

TWR-MEM-PISMO

Memory

TWR-SENSOR-PAK

TWR-SENSOR-PAK-AUTO

TWRPI-MMA6900

TWRPI-MPL115A

TWRPI-MMA845X

TWRPI-TOUCH-STR

Sensors &

Plug-Ins

TWR-LCD

Displays

TWR-WIFI-RS2101

TWR-WIFI-G1011MI

TWR-WIFI-AR4100

TWR-12311

TWR-RF-SNAP

Wireless

TWR-ADCDAC-LTC

Analog

MED-EKG

Medical Audio

TWR-AUDIO-SGTL

*Functional only in combination with available daughter cards

Mechatronics

TWR-MECH

Motor Control

TWR-MC-LV3PH

6 TM

7 TM

www.freescale.com/kwikstik硬件 • K40X256VLQ100 (144LQFP)基于ARM Cortex-M4内核的 • LCD段码显示 • 带蜂鸣器和3.5mm音频输出插孔 • 双向话筒 • 可使用J-Link USB编程(JTAG connector & ribbon cable not

included) • 红外通信 • Micro SD卡槽 • 电容式触摸接口 • 通用的Tower插口(TWRPI) • 2个Micro USB接口 • 锰锂可充电电池 • 兼容Tower系统连接 • 板载功耗测试接口(支持测量整板或者单MCU功耗) • 灵活的硅胶外壳(not shown)

软件 • 支持CodeWarrior10.1以上版本及Processor Expert • 支持Freescale MQX实时操作系统v3.6.2 • IAR(全功能30天评估版) • IAR(32KB代码限制版本) • Keil(32KB代码限制版本) • Green Hills MULTI IDE (评估版) • Demo apps. – “Fretris” (Freescale Tetris), 声音记录, 远程控制,

USB鼠标, 操纵杆

现在购买只需:

KWIKSTIK-K40 $35

文档

• KwikStik用户手册及原理图

• 快速入门手册

• 入门DVD教程

• K40系列技术文档

8 TM

Availability

1. Freescale (CodeWarrior 10.3) [available now]

可选包含MQX任务检测调试插件

MCU v10.3编译器支持更新MQX4.0 [available now]

2. IAR (Embedded Workbench) [available now]

EWARM: 支持所有ARM7/9及所有Cortex设备

EWARM-BaseLine (BL): 全功能的EWARM，但限制代码大小为256KB

EWARM-CM: 支持所有Cortex-M系列处理器

EWARM-CM-FSL: 支持所有Kinetis Cortex-M4系列处理器

• 可以通过FSL直接购买1年期的许可证，费用为$2500

• 可选包含MQX任务检测调试插件

• http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=EWARM-CM-FSL&fsrch=1&sr=2

3. Keil (MDK) [available now]

计划集成MQX任务检测调试插件

4. Greenhills (MULTI) [available now]

5. CodeSourcery (Sourcery G++) [available now]

计划集成MQX任务检测调试插件

TM

9 TM

• 免费

−实时通信栈

TCP/IP, FTP, DHCP, SNMP

− USB

− CAN, UART etc.

−文件系统

−网络服务器

−可裁剪或扩展

− SSL安全

10 TM

www.freescale.com/TWR-KL25Z48M

特性

MKL25Z128VLK4 MCU – 48MHz, 128KB Flash, 16KB SRAM, USB

OTG (FS)

OpenSDA 调试接口 U盘式的flash 编程接口(default) – 不需要安装工具就能够i评估样品应用

P&E Multilink 运行调试接口并兼容不同的开发环境

为用户、合作伙伴及爱好者提供了OpenSDA调试接口电路及开源的应用示例

4 个LED灯, 2 个电容式触摸按键

板载Freescale MMA8451QR1 加速度计

灵活的电源选择 USB连接供电, 3.3v or 1.8v

保留了电流测量用的跳帽

兼容大部分的TWR外设模块

软件包: Processor Expert: 独立的PE或集成于开发环境中的PE

利用PE可以使用轻量级的MQX操作系统——MQX Lite

ARM生态系统合作伙伴支持: IAR, Keil, Code Red, Atollic, Rowley,

Free GNU 带GDB服务器的命令行工具

TWR-ELEV & TWR 外设模块可以独立下单，不需要成套购买

TWR-KL25Z48M

现在购买只需

$99.00 SRP

GNU

12 TM

Freescale

CodeWarrior

Keil (MDK) IAR (EWARM) Code Red

(RedSuite)

Atollic

(TrueSTUDIO)

支持Kinetis L Yes

CW10.3

Yes

v4.60

Yes

V6.50

Yes

V5.0

Yes,

v3.3

PE支持 全功能集成

独立组件

(Eclipse) w/ MDK

Eclipse Plug-in

V6.50: 独立套件 支持 (需要选择

安装路径) 目前不支持

MQX 任务识别

Yes

(Professional

Edition)

Yes Yes No No

MTB Trace Yes (Production

Release)

Yes – with CMSIS-

DAP and ULINK2

v6.50 w/ I-Jet only (

不支持openSDA) Yes

Coming in a 2013

release

低功耗调试 Yes 即将推出 只支持I-Jet

调试接口 No将在以后发布 目前不支持

免费版本

代码限制

Special Edition

64KB Debug

Lite

32KB

KickStart

16KB

Kinetis Edition

64KB

Lite

8KB

安装包大小 ~1150MB ~500MB ~800MB ~300MB ~500MB

13 TM

Multilink

Universal

Multilink

Universal FX

Cyclone

stand-alone

automated

programmers

Tracelink

J-Link Ultra Segger Flasher

I-jet JTAGjet for

ARM JTAGjet-Trace

for ARM JTAGjet-Trace

for Cortex-M

ULINK2 ULINK Pro

14 TM

TM

16 TM

• 当手指接近触摸电极时，以下2个原因会增加电极之间的电容

− 手指增加了板上触摸电极和地之间的介电常数

− 手指相当于一个虚拟的地去靠近电极，形成一个虚拟的电容，并联到系统原本的电极上

实际上，测量原理是测量电极所在的电容去检测按键是否被触摸。

MCU

Vcc

Electrode MCU

Vcc

Electrode

Finger

System’s

base

capacitance

17 TM

• 由充电电流及电容决定信号的斜率

• 当手指接近电极时，电容增大，充放电频率将会降低

18 TM

TSI

计数值

时间

基准均值

B

A 空闲状态 B 接触状态 C 已接触状态 D 释放状态

接触 释放

接触均值

差值

A A

D

C

接触阈值

19 TM

• 触摸感应接口模块

−具有更高的灵敏度和更强的抗干扰能力的电容式触摸感应检测；

−多达16电极，每个引脚接一个电极的结构；

−电容式触摸感应检测可以在所有低功耗模式下工作 － 可以将MCU从停止模式下唤醒；

−可配置占空比的自动周期性扫描；

−在低功耗模式下工作只需 ~3uA；

−电容检测分辨率可低至 0.02pf；

−可配置为软件或硬件触发；

−TSS软件库全面支持TSI模块及滤波、校准、软件控制和其他各种功能。

MCU 1 2 3 4 5 6 7 8 9

* 0 #

20 TM

New/Demo

Project

User

Application

TSI

Library

Compile

Link Project.abs TSI_task.h

21 TM

• 飞思卡尔提供的免费软件库，提供所有需要的软件，不只是用于检测触摸，更能实现各种高级控制功能，如滑条和键盘的处理；

• 此软件库充分利用了TSI模块的各项功能，而且还能用GPIO实现触摸感应的功能。

− 一个应用可以带

16个具有高抗干扰

能力的电极

22 TM

TSS软件库能够在所有的飞思卡尔S08、ColdFire V1、ColdFire+、以及ARM®Cortex™-M4、Cortex™-M0系列的MCU

上实现触摸感应检测，提供通用的触摸感应解码功能，如键盘、转轮、滑条、模拟滑条、模拟转轮、以及混合按键。其软件构架非常易于集成到用户的应用中，也很容易移植到其他的MCU上去。其基本特性包括：

• 电极的数目可配置为 1 到 64 个；

• 可自动调整电极的灵敏度

• 可根据外部环境的变化防止误检测

• 具有IIR和噪声幅值滤波器

• 具有屏蔽功能，可实现防水触摸检测系统

• 可用普通I/O做电极

23 TM

24 TM

TM

26 TM

• MCUs/MPUs的图形 LCD驱动

−免费

−支持多个飞思卡尔平台

−占用低内存 (Flash and RAM)

−能够显示QVGA

−支持触摸屏

−支持TWR-LCD组件

−高度便携

−由以下连接了解更多

http://www.youtube.com/watch?v=FogsMTp1-Mc

27 TM

MCU SPI

MPU

Display DRAM

Address and data bus

LCD

Controller

Program Flash

RGB

LCD bus

Chip on glass LCD

with integrated

display RAM

MCU 8-bit parallel

or

Coldfire - MCF5227x and

MobileGT – 5125 now

supported

28 TM

• 按键 • 单选按钮或复选框 • 计量 • 图标 • 标签 • 菜单 • 图片 • 滑块 • 图形 • 文本框 • 滚动条 • 监控台 • 进度条

29 TM

Round style Normal style

Button

Label

Slider

Screen

Examples eGUI的2.00版本为用户带来了圆角支持。圆角可以令应用界面看起来更柔和。

eGUI 显示和主体模块都创建了新的宏定义去创建圆角应用。

For example:

D4D_DECLARE_BUTTON

and D4D_DECLARE_RBUTTON

30 TM

31 TM

eGUI的用户数据都以直接地址的形式存储在MCU的Flash内 ，这限制了用户在高端复杂的图形或多语言支持的大工程的应用。

eGUI的2.2版本将会支持外部数据源 (位图和文本)

Tip: 2.1版本支持包含外部非记录/测试文本

32 TM

33 TM

34 TM

Board Name MCU Type LCD

Controller

Interface Bare Metal MQX 3.6 MQX 3.7

Serial Parallel

SP

I

Fle

xB

us(6

80

0)

Inte

l(8080)

RG

B

CW

Cla

ss

ic

IAR

6.1

CW

10.1

CW

Cla

ssic

IAR

6.1

CW

10.1

CW

Cla

ss

ic

IAR

6.1

CW

10.1

TWR-MCF51CN128 ColdFire V1 SSD1289

TWR-MCF51MM256 ColdFire V1 SSD1289

TWR-MCF51JE256 ColdFire V1 SSD1289

TWR-LCD ColdFire V1 SSD1289

TWR-MCF52259 ColdFire V2 SSD1289

M52277EVB ColdFire V2 Frame Buffer

TWR-K60N512 Kinetis SSD1289

TWR-MPC5125 MPC Frame Buffer

DEMOQE_HCS08QE128 HCS08 SSD1289

DEMOQE_MCF51QE128 ColdFire V1 SSD1289

Legend

Option done (in rel. 2.1)

Option possible

Not supported by MQX

Not applicable

35 TM

• eGUI User Manual – DRM116 (http://cache.freescale.com/files/microcontrollers/doc/ref_manual/DRM116.pdf?fpsp=

1)

• eGUI Image Converter Utility User Manual – EGUICUG (http://cache.freescale.com/files/32bit/doc/user_guide/EGUICUG.pdf?fpsp=1)

• eGUI Fact Sheet - EGUIFS (http://cache.freescale.com/files/soft_dev_tools/doc/fact_sheet/EGUIFS.pdf?fpsp=1)

• eGUI Video - http://www.towergeeks.org/video/tower-lcd-module-in-action

• eGUI at FTF - http://www.youtube.com/watch?v=LOI8ATmgc48&feature=player_embedded#!

• www.freescale.com/egui

TM

37 TM

• 利用简单的图形界面快速、有效的生成用户应用所需的驱动代码。

• 根据用户的配置生成精确的驱动代码，而不是最基本的通用代码

• 自动生成头文件和源文件，可避免驱动和硬件之间的冲突

• 根据用户设置对生成的代码进行裁剪，但只对当前使能的代码有效(利用编译器可优化大小)

• PE目前支持IAR, Keil及带有GCC工具的环境

• 一下链接可以教你如何使用PE

• www.freescale.com

• www.youtube.com

• www.processorexpert.com

• “你不再需要为了找到并配置那些寄存器而看着600多页的datasheet”

38 TM

Components

Library

Component

Inspector

Project Panel Tree

Target CPU View

Problems View

39 TM

www.processorexpert.com

创建工程

添加元件

• 从元件库中将元件添加到工程

配置元件

• 使用Inspector 设置和查看元件的设定

修改设定

• 修改设定知道没有错误提示

1

Software Development Timeline

3

2 4

5 生成代码

• PE生成元件

写入应用代码

• 使用元件生成的代码来进行应用代码的设计

6

7 编译& 调试

• 编译应用

• 调试代码

40 TM

• CodeWarrior10.3以上的版本都集成

− Available now within C/W v10.3 @

http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_s

ummary.jsp?code=CW-MCU10&tid=CWH

• MCU驱动套件

(独立安装 / 第三方版本)

− Available now v10.0 @

http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_s

ummary.jsp?code=PE_DRIVER_SUITE&tid=PE

H

− 支持Kiel, IAR and GCC 支持工具

TM

42 TM

FreeMASTER能做什么?

− 实时监控

− 图形控制面板

针对用户的嵌入式应用

43 TM

FreeMASTER 用作实时监控时：

− 可以用一下方式连接嵌入式应用

SCI, UART

JTAG/EOnCE (56F8xxx only)

BDM (HCS08, HCS12 only)

CAN 标准协议

Ethernet, TCP/IP

任何支持上述链接的远程网络

− 能够直接访问应用的内存

解析应用的elf执行文件

解析elf文件内的DWARF仿真信息

获取C代码全局变量及静态变量的地址

获取变量的数据类型、结构类型及矩阵维数

44 TM

FreeMASTER用作实时监控时

− 以多种格式显示变量的值

文本、表格网络

• 读入变量名

• 以2进制、10进制或16进制显示变量

• 可设置显示变量的最大、最小值

• 给文本编号及标签

实时波形

• 最大支持8个变量在同一个虚拟示波器中显示波形

高速记录数据

• 最大支持板上内存的8个变量的变化记录

Real Time Graph

Variable Watch

45 TM

45

www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=FREEMASTER

应用控制和监控

实时运行监控

在线图形、变量、图表化的控制页面

支持器件: - HCS08, HC12, HCS12 and HCS12X BDM

- 56F8000, 56F8100 and 56F8300 JTAG

- SCI (FMASTERSCIDRV)驱动支持所有平台

Support

Completed

46 TM

Highlights:

− FreeMASTER可以帮助开发人员去调试或者进行应用参数的调整

− 在那些不能用仿真器去停止程序的应用中，FreeMASTER是一个很好的调试工具(e.g. motor control)

− 数据记录器可以以可视化的方式记录分辨率为10us的数据变化

TM

48 TM

• 更新至包含Kinetis K和L系列的器件

• 交互式的 MCU选型助手:

−运行特性如频率等

−封装选择

−内存空间需求

−可配置的硬件模块库

• 提供动态分类的方案模型下载

• 引脚复用验证和建议放置 (全功能即将收录)

• 会话及联系人管理

−保存、回复、邀请及分享

• 生成会话总结报告

49 TM

• CodeWarrior开发套件10.3支持 ColdFire, ColdFire+, DSC, Kinetis L Series, Kinetis K Series,

Qorivva, PX Series, RS08, S08 and S12Z 等架构的MCU，它是基于 Eclipse的开放式开发平台

• – 免费版本——Special Edition

该版本将有以下限制

- 汇编代码不作限制

- HC(S)08/RS08系列最高支持32KB的C代码

- V1 ColdFire/ColdFire+ & Kinetis L系列最高支持64KB的C代码

- V2-V4 ColdFire and Kinetis K系列最高支持128KB的C代码

• 为Cortex M系列MCU添加了GCC编译器

- FSL在CodeWarrior会提供对gcc编译器的支持

- 非gcc 编译器的将不会再提供支持

- 继续提供基于FSL ARM编译器(只支持M4)

FSL会提供应用笔记，帮助和指导用户将如何从FSL ARM编译器的工程移植到基于ARM gcc编译器的工程

Free

Compiler

up to

64KB!

50 TM

目标器件/平台:

• MC56F8000

应用范围:

• 数字化控制系统

• 电机控制(BLDC, PMSM, AC)

重要特性:

• 用汇编语言实现的软件模块

• 速度优化

• C语言的可调用接口

• 易于使用

• 完善的文档

System Infrastructure

On-Chip

Peripherals

External HW

PINS

External

Connections

*Optional

User

Application SW

Application SW

On-Chip Driver

On-Chip Drivers

Libraries

FSLESL

FMaster* Support

External App.* Support

Do

cu

me

nta

tio

n

GFLIB

GDFLIB

MC

LIB

AC

LIB

APPLICATION

Pro

ce

ss

or

通用应用库:

• General Function Library (GFLIB) 包含数学运算、三角函数、查表及控制功能。

• Motor Control Library (MCLIB) 包含数量控制模块、传递函数及一些特别的电机控制相关的模块，用于构建数字化的电机控制驱动

• General Digital Filter Library (GDFLIB) 包含了用于信号处理的各种滤波器

• Advanced Control Library (ACLIB) 包含用于构建磁场定向控制的交流电机速度控制系统所需的函数和功能，很快将会支持无传感器控制

K

L

M

W

TM

52 TM

• 特性

− 控制方法是利用反电动势积分法来判断BLDC 转子位置

− 针对TWR-K60N512 控制板

− 带速度估算的速度闭环控制

− 速度曲线斜率可调

− 电机可双向旋转

− 最低速度400 rpm

− 最高速度4000 rpm

− 使用1对极电机测试时最高可达30 krpm

− 过压、欠压和过流检测

− 可由FreeMASTER接口控制电机

− 支持通过网络服务器控制

K

L

M

W

53 TM

• 特性

− PMSM矢量控制使用正交编码器作为位置传感器

−针对塔式快速样机系统(TWR-K40+Tower 三相低压功率板)

−带速度闭环的矢量控制

−支持双向旋转

−可调速度范围是0%到100%的额定速度（不支持弱磁控制）

−通过TWR-K40上的按键和FreeMASTER人机界面控制电机

K

L

M

W

54 TM

• 特性

−使用基于ARM® Cortex™-

M4 内核的Kinetis K53 MCU

− Kinetis K53 MCU可以在低功耗运行、具有DSP运算功能、USB和图形界面支持和一个完整的模拟测量引擎。

−包含6个可重用软硬件的医疗保健特性的模拟前端

−飞思卡尔提供全套软件工具，如 (CodeWarrior,

USBSTACK, MQX™

RTOS)

−飞思卡尔承诺对选用的产品提供最高15年的供货寿命

K

L

M

W

55 TM

• 特性 − 5到80A的电流范围 − 85到264V，50/60Hz电压范围 − 精度等级: B or C (有功功率EN50470-3) 、

2~3%(无功功率EN62053-23) − 电源频率检测(用于精准的过零检测) − 实现了低成本的电阻分流传感电路 − 包含内置RTC的低功耗运行模式 (备用锂电池供电)

− 4 x 22段码LCD, 内置电荷泵(LCD上可以显示 V, A, W, Var, VA, kWh, kVarh, cos F, Hz, time, date等数据)

− 内置一个机械按键作为控制接口 − 覆盖于上下部的带时间戳的篡改监控日志存储于外部存储器 (可选)

− 有一个隔离电压可达4kV的RS232接口，可用于监控、参数设置及固件更新

− LED脉冲输出(kWh, kVarh) − 兼容IEC 1107的红外硬件接口 − 射频接口支持 使用sub GHz 和 2.4 GHz

802.15.4 与AMR 或遥控模块进行通信(KW01 or KW20 无线MCU模块可选)

− 用于电气篡改检测的低功耗的3轴倾斜传感器 (可选)

− EMC 设计认证(EN61000-4-2, EN610004-4)

K

L

M

W

56 TM

• 特性

−丰富的安全保护特性(身份验证、安全存储)

−由于密封形成物理上的安全保护

−通过NFC进行电能余额结算

−通过智能手机的远程安全接口

−可以重新加载电表的余额

−防伪检测

−基于ARM Cortex–M4内核的能量计量解决方案

−基于MQX™ RTOS的设计可以适用于高端市场

−成本较低的物料清单

K

L

M

W

57 TM

智能计量仪表

家庭显示/控制单元

添加无线接点

遥感，能源管理，楼宇控制及自动化

交流

电源

电器

智能插座

Asia Europe

飞思卡尔完整的参考设计

N America

K

L

M

W

TM