Freescale K40D

Конечно, вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости для микроконтроллера Freescale (ныне NXP) K40D.

Описание

Freescale Kinetis K40D — это 32-битный микроконтроллер семейства Kinetis K, построенный на ядре ARM Cortex-M4. Его ключевая особенность — наличие аппаратного блока шифрования (AES) и декодера для USB Full-Speed (USB FS) с поддержкой функции "Charger Detect", что делает его особенно привлекательным для приложений, требующих безопасной передачи данных по USB.

Это энергоэффективный MCU с широким набором периферии, предназначенный для применений в:

• Промышленной автоматизации (HMI, программируемые логические контроллеры)
• Медицинских портативных устройствах
• Потребительской электронике (устройства с безопасным USB-подключением)
• Устройствах сбора данных
• Бытовая техника с сенсорным интерфейсом

MCU поставляется в различных корпусах (LQFP, MAPBGA) с объемом флэш-памяти от 256 КБ до 1 МБ.

Ключевые технические характеристики

• Ядро: ARM Cortex-M4 с блоком вычислений с плавающей запятой (FPU).
• Тактовая частота: До 100 МГц.
• Память:
  • Флэш-память: От 256 КБ до 1 МБ.
  • ОЗУ (SRAM): От 64 КБ до 128 КБ.
  • EEPROM (эмулируемая): До 4 КБ (за счет части флэш-памяти).
• Критически важная периферия:
  • Аппаратный модуль шифрования (AES): Ускоряет алгоритмы шифрования/дешифрования AES (128, 192, 256 бит).
  • Модуль USB 2.0 Full-Speed: Со встроенным физическим уровнем (PHY) и детектором зарядного устройства (Charger Detect).
  • Аналоговые интерфейсы:
    • 16-битный АЦП (до 2x, до 1 Мвыб/с).
    • 12-битный ЦАП (до 2x).
    • Компараторы.
  • Таймеры: FlexTimer (PWM с продвинутыми функциями), PIT, RTC, LPTMR.
  • Интерфейсы связи:
    • UART (до 6).
    • SPI (до 3).
    • I²C (до 3).
    • I²S.
• Безопасность: AES, Генератор случайных чисел (RNG), Защита от вскрытия корпуса.
• Потребление: Низкопотребляющие режимы (LLS, VLLS), что позволяет создавать устройства с батарейным питанием.
• Рабочее напряжение: 1.71 – 3.6 В.
• Диапазон температур: -40°C до +105°C (расширенный промышленный).

Парт-номера (Part Numbers) и варианты поставок

Парт-номера строятся по принципу: MK[серия][флаг памяти][корпус][частота][температура/вариант]

Основные серии в линейке K40D:

• MK40DZ10 — 256 КБ флэш, 64 КБ ОЗУ.
• MK40DZ50 — 512 КБ флэш, 128 КБ ОЗУ.
• MK40DZ100 — 1 МБ флэш, 128 КБ ОЗУ.

Примеры полных парт-номеров:

• MK40DX256VLQ10 — K40, 256 КБ флэш, корпус LQFP-100, 100 МГц, промышленная температура.
• MK40DN512ZVLL10 — K40, 512 КБ флэш, корпус LQFP-100, 100 МГц, промышленная температура.
• MK40DN1M0VLQ12 — K40, 1 МБ флэш, корпус LQFP-144, 120 МГц (обратите внимание на отличия в частоте у некоторых моделей).

Расшифровка суффиксов:

• Флаг памяти: X=256K, N=512K, D=1M (может варьироваться, лучше проверять даташит).
• Корпус: VLL=LQFP-100, VLQ=LQFP-144, VMD=MAPBGA-144.
• Частота: 10=100 МГц, 12=120 МГц.
• Температура: C=коммерческая (0..70°C), V=промышленная (-40..105°C).

Для точного подбора всегда используйте официальные инструменты (например, NXP Part Search) или консультируйтесь с даташитом.

Совместимые модели и аналоги

1. Внутри семейства NXP Kinetis (прямая совместимость по выводам и периферии):

• Kinetis K40 (без "D"): Полностью идентичны по периферии и выводам, но не имеют аппаратного модуля AES и USB Charger Detect. Это основное отличие. Код и разводка платы часто взаимозаменяемы, но функциональность AES будет недоступна.
  • Пример: MK40N512VLQ100 (аналог MK40DN512ZVLL10 без AES/USB CD).
• Kinetis K41, K42: Более поздние/расширенные версии K40/K40D. Имеют улучшенную периферию (например, сегментный LCD-контроллер в K42), но сохраняют высокую степень совместимости по выводам (pin-to-pin) в пределах одного корпуса. Все модели K4xD содержат AES и USB CD.
• Kinetis K20/K22D: Младшие братья с ядром Cortex-M4. Имеют USB и AES, но меньше памяти и периферии. Могут быть частично совместимы по выводам в меньших корпусах.

2. Аналоги от других производителей (функциональные аналоги):

• STMicroelectronics STM32F4 (серии с USB и аппаратным AES, например, STM32F417). Основаны на Cortex-M4, имеют похожую производительность и набор периферии.
• Microchip/Atmel SAM D5x/E5x (на Cortex-M4F). Предлагают встроенную криптопериферию (AES, SHA, TRNG) и USB. Серия SAM E54 — близкий функциональный аналог.
• Texas Instruments TM4C129x (на Cortex-M4F). Имеют встроенный Ethernet MAC, USB и криптоускорители, ориентированы на промышленные сетевые применения.
• Renesas RA6 (на Cortex-M4). Предлагают варианты с криптографией и USB.

Важное примечание по миграции

При переходе между моделями (даже внутри Kinetis) обязательно необходимо:

1. Проверить матрицу совместимости выводов (Pinout Compatibility).
2. Убедиться в совпадении напряжений и уровней сигналов.
3. Проверить отличия в тактировании и настройке периферии.
4. Обновить двоичные файлы SDK/драйверов, так как регистры периферии могут иметь отличия.

Рекомендуется использовать официальные инструменты миграции NXP и документацию для выбранной модели-цели.