Freescale FRDM-KW40Z

Отличный выбор! FRDM-KW40Z — это очень популярный и недорогой оценочный модуль (development board) от Freescale (ныне NXP Semiconductors), ориентированный на разработку устройств для Bluetooth Low Energy (BLE) и IEEE 802.15.4 сетей (включая протоколы Thread и Zigbee).

Краткое описание

FRDM-KW40Z — это компактная и универсальная отладочная плата, построенная вокруг микроконтроллера Kinetis KW40Z. Её ключевая особенность — встроенный двухрежимный радиомодуль 2.4 ГГц, поддерживающий Bluetooth Smart (BLE 4.2) и 802.15.4. Это делает плату идеальным инструментом для быстрого прототипирования беспроводных устройств для Интернета Вещей (IoT), носимой электроники (wearables), систем "умного дома", датчиков и пультов дистанционного управления.

Плата является частью экосистемы Freedom Development Platform (FRDM), что означает лёгкую расширяемость с помощью дополнительных плат (shield boards) через совместимые разъёмы Arduino R3.

Технические характеристики

1. Микроконтроллер (MCU): NXP/Freescale Kinetis KW40Z (MKW40Z160VHT4)

• Ядро: ARM® Cortex®-M0+ с тактовой частотой до 48 МГц.
• Память:
  • 256 КБ Flash
  • 32 КБ SRAM
• Встроенный двухрежимный радиотрансивер 2.4 ГГц:
  • Bluetooth Low Energy (BLE) версии 4.2 (режим Generic Access Profile (GAP), Generic Attribute Profile (GATT), Security Manager Protocol (SMP)).
  • IEEE 802.15.4 (поддерживает протоколы Thread, Zigbee, 6LoWPAN и собственные стековые решения).
• Периферия:
  • Низкоэнергетический таймер (LP Timer), RTC.
  • 16-битный АЦП (ADC).
  • Аналоговый компаратор (CMP).
  • Интерфейсы: SPI, I²C (до 4 каналов), UART (до 2 каналов).
  • Тач-сенсор (Capacitive Touch Sensing Unit - TSI).

2. Плата FRDM-KW40Z

• Антенна: Встроенная печатная антенна на плате (PCB antenna).
• Отладка: Встроенный отладчик OpenSDA (версия 2.1) с интерфейсом CMSIS-DAP.
  • Подключение и программирование через micro-USB кабель.
  • Виртуальный COM-порт (VCOM) для вывода отладочной информации.
  • Возможность перепрошивки на другие отладочные интерфейсы (J-Link, P&E Multilink).
• Питание:
  • От порта micro-USB (основной источник).
  • От внешнего источника через разъем 3V3-5V.
  • Возможность питания от литиевой батареи CR2032 (есть соответствующий держатель на плате).
• Органы управления и индикация:
  • Кнопка сброса.
  • 2 программируемые тактовые кнопки.
  • 3 программируемых светодиода (RGB-светодиод).
  • Светодиод питания.
  • Светодиод состояния OpenSDA.
• Разъёмы расширения:
  • Разъёмы формата Arduino™ R3, совместимые с платами расширения NXP Freedom Shields и многими шилдами Arduino.
  • Контактные площадки для прямого доступа к выводам MCU.
• Габариты: Плата стандартного размера Freedom (64 x 86 мм).

Парт-номера (Part Numbers) и Ordering Codes

• Основной парт-номер платы: FRDM-KW40Z
• Парт-номер микроконтроллера (кристалла): MKW40Z160VHT4
• Код заказа (Ordering Code): Ссылка на страницу продукта — FRDM-KW40Z.

Совместимые и аналогичные модели (NXP Ecosystem)

Платы FRDM-KW40Z можно разделить на две категории: прямые аналоги по функционалу и платы для расширения возможностей.

1. Прямые аналоги и платформы-потомки (с фокусом на BLE/802.15.4):

• FRDM-KW41Z / FRDM-KW39Z / FRDM-KW38Z — Прямые наследники и более новые версии.
  • KW41Z: Более мощное ядро Cortex-M0+, больше памяти (512/128 КБ), поддержка BLE 5.0 и 802.15.4. Рекомендуемая замена для новых проектов.
  • KW39Z / KW38Z: Специализированные версии для BLE (KW39Z) и BLE + 802.15.4 (KW38Z) с поддержкой BLE 5.0. Идеальны для автомобильных и промышленных применений.
• FRDM-KW36 — Мощная плата на базе Cortex-M4 с поддержкой BLE 5.0 и большого объема памяти (1 МБ Flash, 256 КБ RAM). Для более сложных BLE-приложений.
• FRDM-KL43Z + Shield Board — Альтернативный вариант: плата FRDM-KL43Z (без радио) в комбинации с радиошилдом (например, на чипе KW40Z/KW41Z).

2. Платы расширения (Shield Boards):

Плата FRDM-KW40Z совместима с десятками шилдов из экосистемы NXP Freedom и Arduino, например:

• FRDM-FXS-MULTI2-B — Шилд для датчиков (акселерометр, магнитометр, гироскоп, давление).
• FRDM-STBC-AGM01 — Шилд с абсолютным энкодером.
• FRDM-CR20A — Шилд для чтения RFID-меток.
• Arduino-совместимые шилды: Дисплеи, Ethernet, двигательные шилды, SD-кардридеры и т.д.

3. Профессиональные отладочные комплекты (для углубленной разработки):

• NXP Toolbox Kit (TWR-KW41Z / TWR-KW39Z) — Комплекты на базе Tower System, предлагающие модульную архитектуру и больше периферии для комплексного тестирования.

Программное обеспечение и поддержка

• IDE: MCUXpresso IDE, IAR Embedded Workbench, Keil MDK.
• SDK: Полнофункциональный MCUXpresso Software Development Kit (SDK) с драйверами, middleware и стеками протоколов (BLE Host Stack, Zigbee/Thread Stack от NXP или сторонние, например, Silicon Labs EmberZNet).
• Конфигураторы: MCUXpresso Config Tools для настройки пинов, тактирования и генерации кода.
• Мобильные приложения: NXP предоставляет готовые iOS/Android приложения (например, Toolbox App) для тестирования BLE-функциональности.

Итог

FRDM-KW40Z — это отличная отправная точка для входа в мир беспроводных технологий BLE и 802.15.4. Благодаря низкой цене, богатой периферии, совместимости с Arduino и мощной поддержке от NXP, она остается востребованной для образования, хобби-проектов и быстрого создания прототипов коммерческих IoT-устройств. Для новых проектов рекомендуется рассмотреть более современные аналоги — FRDM-KW41Z или FRDM-KW36.