原创 全球最小ARM Cortex MCU:KL03，满足物联网应用对功耗和性能的严苛要求

日前，飞思卡尔半导体携多款MCU应用演示方案亮相工业计算机及嵌入式系统展（IPC & EMBEDDED EXPO 2014），其中最为惹眼的便是全球最小的ARM Cortex MCU——Kinetis KL03。这款Kinetis L系列MCU产品的推出，旨在满足物联网可穿戴等创新应用对能效、性能和封装尺寸的严苛要求。
图1：Freescale展台

飞思卡尔微控制器事 业部亚太区市场营销和业务拓展经理李星宇介绍说，飞思卡尔Kinetis MCU的重点是面向物联网领域，针对这一领域推出了多个型号的子系列，包括Kinetis K、L、V、E、M、W系列等。之所以这样划分，是因为物联网的需求多种多样，不可能用一款产品去适配众多的领域；这些产品都是各有侧重的。

图2：飞思卡尔微控制器事业部亚太区市场营销和业务拓展经理李星宇

随着物联网的发展，小规格高能效智能连接器件极具增长。因此，当今IDH（独立设计公司）面临的问题包括：加快产品上市；降低开发成本和缩减系统物 料清单；尽可能提高性能和能效；添加更多的功能和连接，并不断缩小尺寸。IDH在做项目时时间很紧，不能像做标准化产品那样去做物联网，因此很难做到设计 资源可重复利用。Freescale有大量的物联网产品的方案，能够帮助大家尽量的复用设计资源，减少自定义开发的成本。

Kinetis MCU无论是功耗最低，还是提高性能，都具有广泛的可扩展性。其最高频率达180MHz，带浮点运算单元——比上一代双随机存取存储器内存快50%。目 前，Kinetis MCU有900多个代码兼容的产品，全部是基于ARM的（Cortex-M0+到M4）。其中，Kinetis K系列有600个产品（M4），L系列有200个产品（M0+）。此外，其涵盖从实现最低功耗到实现最大功能，包括高能效的电池供电产品和模拟密集型传感 产品。

Kinetis MCU M0+内核主频48MHz，1.77CoreMark/MHz，提供二阶流水线、1个循环通用输入/输出以及微型跟踪缓冲器。M4内核主频 50~150MHz，3.4 CoreMark/MHz，提供硬件分离、MAC、数字信号处理命令和浮点运算单元选项。其提供了低功耗、性能、FlexMemory、混合信号、安全性 和HMI特性等差异化特性，并提供了模拟预处理、24位Σ-Δ ADC、sub-GHz和2.4GHz收发器等特殊功能。此外，飞思卡尔MCU不仅仅只提供处理器本身，还强调和业界合作伙伴的合作。飞思卡尔提供非常丰 富的开发资源，包括硬件方面的Freedom电路板、塔式平台，软件方面的CodeWarrior、Processor Expert、Driver Suite、eGUI、PEG、FreeMASTER，以及实时操作系统MQX、MQX Lite。

Kinetis L、E、K系列为通用系列，Kinetis W、M、V系列为特定应用系列。Kinetis L系列是超低功耗/成本的48MHz/8KB ARM Cortex-M0+ MCU系列，提供混合信号、连接和HMI特性，采用低引脚数封装。Kinetis E系列为强健的5V ARM Cortex-M4 MCU系列，适用于电子噪声较高的环境，为高可靠应用提供了安全特性。Kinetis K系列是业界首款50MHz/32KB ARM Cortex-M4 MCU系列，拥有低功耗、FlexMemory、混合信号和广泛的连接、HMI和安全特性。

Kinetis W系列（Wireless）是集成的无线连接ARM Cortex-M4和M0+ MCU系列，提供同类领先的sub-GHz和2.4GHz射频收发器。Kinetis M系列（Metering）为高精度计量ARM Cortex-M0+ MCU系列，适用于单芯片家庭只能电表。Kinetis V系列（Variation）为具有高效、高速外设的Cortex-M0+和Cortex-M4 MCU系列，适用于电机控制和功率转换。

Freescale最新推出的通用Kinetis L系列——KL03，其设计目的在于，Freescale注意到越来越多的创新应用对于功耗和体积的要求苛刻，这些应用为基于移动应用的产品，需应用于电 池供电的场合。这种情况下，能效管理、性能（32位）和封装是非常关键的三个指标。

Kinetis KL03是全球最小的ARM Cortex MCU。其小型封装尺寸1.6mm x 2.0mm，与竞争对手的产品相比，尺寸小35%，GPIO多60%。其适用于空间有限的应用，包括支持物联网的消费电子设备、远程传感节点、可穿戴设 备、摄取式医疗传感器。在该类应用中，由于成本或环境因素，无法采用较大的QFN/LQFP/BGA封装。该产品是Kinetis“迷你”产品组合的最新 成员，目前由于高性能/特性集成和超低功耗能力，L和K系列CSP MCU的发货量已逾1000万。

在能效与特性集成 上，Cortex-M0+内核经CoreMark/mA测试，与8/16位MCU相比，性能提高了2~8倍。其提供多个低功耗RUN（运行）、 WAIT（等待）和STOP（停止）模式，从41μA@MHz极低功耗Run模式，到提供16B寄存器文件保留的77nA极低泄漏STOP 0模式。它具有高精度ADC电压参考、1Mb/s IIC，以及低功耗UART。它提供8KB ROM引导加载程序，可通过I2C、LPUART或SPI在系统内进行闪存编程。在开发、制造或现场部署期间，软件具有灵活性。

可 扩展性和支持工具，支持200多个Kinetis L系列MCU，范围为8~256MB，16~121引脚，提供精确的混合信号、连接和HMI外设选项。此外，其提供低成本FRDM-KL03Z开发板，广 泛的ARM免费的Kinetis Design Studio IDE（没有代码大小限制）和软件开发套件（SDK），并具有广泛的ARM生态合作体系支持。

此外，可扩展的低功耗 Kinetis V系列MCU，适用于新一代电机控制和数字功率转换应用。该系列为电机控制使用案例提供了性能、模拟和定时IP。先进的DSC外设适用于要求最严苛的电机 控制和功率转换应用。它提供从行业最快的Cortex-M0+ MCU到带浮点运算单元的150MHz Cortex-M4 MCU。多种存储器、外设和封装选项课改进产品特性并满足各种价格需求。此外，其提供了同类领先的工具，包括免费软件库和使系统开发更简单、更快速和更经 济实惠的新Kinetis电机套件。