Freescale 71LGA

Конечно, вот подробное описание, технические характеристики, парт-номера и информация о совместимости для микроконтроллера Freescale (ныне NXP) в корпусе 71LGA.

Общее описание

Микроконтроллеры Freescale/NXP в корпусе 71LGA (Land Grid Array, 71 вывод) — это представители высокопроизводительных 32-битных семейств, в первую очередь Kinetis K и L-серий, а также некоторых моделей ColdFire+. Этот корпус предназначен для применений, требующих компактных размеров, хороших тепловых характеристик и большого количества линий ввода-вывода.

Основные особенности:

• Архитектура: Ядро ARM Cortex-M (M0+, M4, M7) или ColdFire V1.
• Высокая интеграция: Объединяет процессор, память, таймеры, аналоговые и цифровые интерфейсы на одном кристалле.
• Корпус 71LGA: Безвыводной корпус с контактными площадками на нижней стороне. Требует точного монтажа на печатную плату (пайка оплавлением). Хорошая устойчивость к вибрации.
• Целевые применения: Промышленная автоматизация (PLC, датчики), потребительская электроника, устройства сбора данных, портативные медицинские приборы, умный дом, автомобильные системы (не критичные к безопасности).

Типичные технические характеристики (на примере серии Kinetis K2x)

Характеристики сильно варьируются в зависимости от конкретной модели. Ниже приведены типичные параметры для популярных семейств в этом корпусе:

1. Ядро и производительность:

   • Ядро: ARM Cortex-M4 с блоком цифровой обработки сигналов (DSP) и FPU (Floating Point Unit) или Cortex-M0+.
   • Тактовая частота: До 120-150 МГц для Cortex-M4, до 50 МГц для Cortex-M0+.
   • Разрядность шины: 32-бит.

2. Память:

   • Флэш-память (Flash): От 128 КБ до 512 КБ.
   • ОЗУ (SRAM): От 16 КБ до 128 КБ.
   • EEPROM: Часто эмулируется во флэш-памяти.

3. Периферия и интерфейсы (типовой набор для 71LGA):

   • Аналоговые модули:
     • 16-битный АЦП (Analog-to-Digital Converter) с высокой скоростью (до 1 Мвыб/с).
     • 12-битный ЦАП (Digital-to-Analog Converter) (не на всех моделях).
     • Компараторы напряжения (CMP).
     • Операционный усилитель (OPAMP) (на некоторых моделях).
   • Таймеры:
     • Программируемые модули таймеров (FTM, TPM, PWM) для ШИМ-управления.
     • Таймеры реального времени (RTC).
     • Часы-календарь.
   • Коммуникационные интерфейсы:
     • UART/USART (до 4-6 каналов).
     • SPI (до 2-3 каналов).
     • I2C (до 2-3 каналов).
     • I2S (для аудио).
     • CAN (Controller Area Network) — особенно актуально для промышленных и автомобильных применений (на некоторых моделях).
     • USB 2.0 Full-Speed (Device/Host/OTG) (на некоторых моделях).
   • Системные функции:
     • Контроллер DMA (прямого доступа к памяти).
     • Контроллер внешней шины (FlexBus) для подключения дисплеев или памяти.
     • Шифровальный сопроцессор (на некоторых моделях K серии).
     • Аппаратный модуль контроля безопасности (CRC, генератор случайных чисел).

4. Электропитание и рабочие условия:

   • Напряжение питания: Обычно от 1.71В до 3.6В для ядра и периферии.
   • Температурный диапазон:
     • Промышленный (Industrial): -40°C до +85°C.
     • Расширенный промышленный/автомобильный (Extended): -40°C до +105°C.
   • Энергопотребление: Наличие нескольких режимов низкого энергопотребления (Wait, Stop, VLPS).

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Важно: 71LGA — это тип корпуса. Полный парт-номер состоит из обозначения семейства, характеристик памяти, температурного диапазона и суффикса корпуса 71LGA.

Основные семейства и примеры парт-номеров:

1. Серия Kinetis K2x (высокопроизводительная, Cortex-M4):

• MK22FN512VLH12 -> MK22FN512VLL12 (версия в корпусе LQFP) -> Аналог в 71LGA: MK22FN512VDC12.
  • Ядро: Cortex-M4F (с FPU), 120 МГц.
  • Память: 512 КБ Flash, 128 КБ RAM.
  • Периферия: USB, CAN, 16-битный АЦП, ЦАП.
• MK20DX256VLH7 -> Аналог в 71LGA: MK20DX256VDC7.
  • Ядро: Cortex-M4, 72 МГц.
  • Память: 256 КБ Flash, 64 КБ RAM.
  • (Использовался в популярной плате Teensy 3.1/3.2 от PJRC).

2. Серия Kinetis L-серия (ультранизкое энергопотребление, Cortex-M0+):

• MKL26Z256VLH4 -> Аналог в 71LGA: MKL26Z256VDC4.
  • Ядро: Cortex-M0+, 48 МГц.
  • Память: 256 КБ Flash, 32 КБ RAM.
  • Периферия: USB, 16-битный АЦП.

3. Серия ColdFire+ (унаследованная архитектура, совместимость):

• MCF51QU128VDC (хотя чаще встречается как MCF51QU128VHS) — пример в корпусе 71LGA.
  • Ядро: ColdFire V1, 50 МГц.
  • Память: 128 КБ Flash, 16 КБ RAM.
  • Периферия: USB, CAN.

4. Серия Kinetis E-серия (надежная, для жестких условий):

• MKE14F256VDC — пример в корпусе 71LGA.
  • Ядро: Cortex-M4, 100 МГц.
  • Защита от ESD/EMC, расширенный температурный диапазон.

Совместимость и замена:

• Внутри одного семейства и парт-номера: Микроконтроллеры с одинаковым базовым парт-номером (например, MK22FN512VDC12 и MK22FN512VLH12) являются функционально идентичными по ядру, памяти и периферии. Разница только в корпусе (71LGA vs LQFP). Их можно рассматривать как взаимозаменяемые на уровне схемы, но не на уровне печатной платы — разводка будет完全不同.
• Между семействами (K, L, E): Прямой совместимости нет. Они имеют разные наборы периферии, распиновку (pinout) и регистры. Переход требует переработки схемы, платы и прошивки.
• Прямые аналоги от NXP: Для многих устаревших моделей Freescale в 71LGA NXP предлагает современные аналоги в тех же или более новых корпусах (например, в LQFP или BGA). Необходимо изучать документацию на сайте NXP (разделы "Cross Reference", "Similar Products").
• Аналоги от других производителей: У STMicroelectronics (STM32F3, F4 серии), Microchip (SAM D, C серии), Texas Instruments (TM4C серия) есть микроконтроллеры со схожей производительностью и периферией, но в других корпусах. Прямой замены на identical footprint (71LGA) почти никогда не существует.

Ключевые документы для поиска и работы:

1. Datasheet: Содержит электрические характеристики, параметры корпуса, предельные значения.
2. Reference Manual: Детальное описание ядра, памяти, регистров периферии.
3. Пакет данных на корпус (Package Information): Документ 71LGA Package Information — критически важен для проектирования печатной платы. В нем указаны точные размеры, расположение и рекомендации по разводке посадочного места.

Где искать: Вся актуальная документация и средства разработки доступны на официальном сайте NXP Semiconductors. Для поиска используйте базовый парт-номер (например, MK22FN512VDC12).

Вывод: Freescale 71LGA — это не конкретная микросхема, а обозначение корпуса для широкого спектра 32-битных микроконтроллеров. При выборе или замене необходимо точно знать полный парт-номер, чтобы определить характеристики, и учитывать, что совместимость по корпусу с аналогами других брендов практически отсутствует.