Freescale MKM33Z128ACLH5

Конечно, вот подробное описание микроконтроллера Freescale (ныне NXP) MKM33Z128ACLH5, его технические характеристики, парт-номера и совместимые модели.

Описание

MKM33Z128ACLH5 — это 32-битный микроконтроллер (МК) из семейства Kinetis M33Z, разработанный специально для применений в системах учета электроэнергии, особенно в однофазных электросчетчиках. Его ключевая особенность — интегрированный 24-битный сигма-дельта АЦП (SDADC) с высокой точностью и низким уровнем шума, который идеально подходит для прямого подключения к датчикам тока (шунтам или трансформаторам тока) без внешних ASIC.

• Ядро: Основан на высокопроизводительном ядре ARM Cortex-M4F с блоком вычислений с плавающей запятой (FPU), что позволяет эффективно выполнять сложные алгоритмы расчета мощности и энергии.
• Специализация: Оптимизирован для метрологических задач. Имеет аппаратные ускорители для операций сдвига и умножения-накопления (MAC), что критично для цифровой фильтрации сигналов АЦП и расчетов в реальном времени.
• Надежность: Содержит расширенные функции безопасности и надежности, такие как модуль обнаружения взлома корпуса (Tamper Detect), часы реального времени (RTC) с резервным питанием от батареи и контроллер внешнего прерывания (WUP).
• Корпус: Выполнен в корпусе LQFP-64, что удобно для ручного и автоматизированного монтажа.

Ключевые технические характеристики

| Категория | Характеристика | | :--- | :--- | | Ядро | ARM Cortex-M4F с FPU (сопроцессор чисел с плавающей запятой), до 50 МГц. | | Память | 128 КБ флэш-памяти, 32 КБ ОЗУ (SRAM). | | Метрологический АЦП | 24-битный сигма-дельта АЦП (SDADC) с программируемым усилением (PGA), низким уровнем шума (< 5 мкВ RMS). Предназначен для прямого подключения датчиков тока и напряжения. | | Аналоговые интерфейсы | • 16-битный АЦП общего назначения (ADC)
• 2x 12-битных ЦАП (DAC)
• 3x компаратора (CMP)
• Опорное напряжение (VREF) | | Тактирование | Внутренние тактовые генераторы (IRC), поддержка внешних кварцевых резонаторов для высокой точности. | | Таймеры | • Программируемый модуль таймера задержки (PDB)
• Модуль таймеров общего назначения (TPM/PWM)
• Часы реального времени (RTC) с календарем и питанием от батареи | | Интерфейсы связи | • 2x UART (LPUART)
• 2x SPI
• 2x I²C
• USB 2.0 Full-Speed (Device) | | Системная безопасность | • Модуль обнаружения вскрытия корпуса (Tamper Detect)
• Контроллер внешних прерываний (WUP)
• Генератор случайных чисел (TRNG)
• Аппаратный модуль шифрования (AES) | | Питание | 2.7 – 5.5 В (широкий диапазон, типично 3.3 В). Очень низкое энергопотребление в режимах ожидания. | | Корпус | LQFP-64 (размер 10x10 мм). | | Температурный диапазон | Промышленный: -40°C до +105°C. |

Парт-номера и варианты упаковки

Основной парт-номер, который вы указали, имеет следующую структуру:

• MKM33Z128ACLH5:
  • MKM33Z — Серия Kinetis M33Z для учета энергии.
  • 128 — Объем флэш-памяти (128 КБ).
  • A — Ревизия ядра/кремния.
  • C — Диапазон температуры (от -40°C до +105°C).
  • LH5 — Обозначение корпуса (LQFP-64) и варианта поставки (лоток/трей).

Другие парт-номера в этом семействе (с разным объемом памяти):

• MKM33Z64ACLH5 — 64 КБ флэш-памяти, 16 КБ ОЗУ, корпус LQFP-64.
• MKM33Z256ACLH5 — 256 КБ флэш-памяти, 32 КБ ОЗУ, корпус LQFP-64.

Совместимые и аналогичные модели

При выборе аналога или замены важно учитывать совместимость по выводам (pin-to-pin), набору периферии и метрологическим характеристикам.

1. Внутри семейства NXP Kinetis M:

   • Серия MKM3x (прямые аналоги): MKM33Z64xxx, MKM33Z256xxx. Полная совместимость по выводам и периферии, отличается только объем памяти. Это самый простой путь для масштабирования проекта.
   • Более ранние серии для учета: Семейства MKM1x (на ядре Cortex-M0+). Могут быть частично совместимы по выводам, но имеют менее производительное ядро и другой набор периферии. Требуют адаптации ПО и проверки схемы.

2. Аналоги от других производителей (для задач учета электроэнергии):

   • STMicroelectronics: Серия STM32F103/STM32L4xx с внешним метрологическим АЦП (например, STPMxx, ADE9xxx) или серия STM32F37x/STM32F39x со встроенными 16-битными АЦП с сигма-дельта модуляторами. Не являются прямой заменой, требуется переработка схемы и ПО.
   • Microchip (Atmel): Микроконтроллеры серии SAM4C или SAML22 в сочетании с их микросхемами для измерения энергии (например, MCP390x). Также не pin-to-pin совместимы.
   • Texas Instruments: Специализированные МК для учета серии MSP430F67xx/F47xx или MSP432E с высокоточными АЦП. Имеют совершенно другую архитектуру и экосистему.
   • Renesas: Серия RL78/I1C (R5F11xxx) для учета энергии. Низкое энергопотребление, но архитектура отличная от ARM.

Вывод

MKM33Z128ACLH5 — это специализированный, отличный выбор для разработки однофазных интеллектуальных электросчетчиков благодаря своему уникальному сочетанию высокоточного метрологического фронтенда (24-бит SDADC) и производительного ядра Cortex-M4F. Для масштабирования проекта в первую очередь следует смотреть на другие МК из той же серии MKM33Z с большим или меньшим объемом памяти. Для миграции на продукты других производителей потребуется существенная переработка как аппаратной части, так и программного обеспечения.