Freescale MC13201FCR2

Конечно, вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости для микроконтроллера Freescale MC13201FCR2.

Общее описание

Freescale MC13201FCR2 — это однокристальная система (SoC), разработанная для приложений с низким энергопотреблением и работающая в диапазоне 2.4 ГГц. Это ключевой компонент платформы Freescale (NXP) 802.15.4 Platform, предназначенной для беспроводных сенсорных сетей, домашней автоматизации, интеллектуального учета и других приложений ZigBee.

Основная идея чипа — объединение на одном кристалле:

1. Радиотрансивер с полной поддержкой стандарта IEEE 802.15.4.
2. Микроконтроллер (MCU) на базе ядра ARM7TDMI-S.
3. Встроенная флеш-память и ОЗУ.

Это позволяет создавать компактные и энергоэффективные беспроводные устройства с минимальным количеством внешних компонентов.

Ключевые технические характеристики

1. Радиочасть (2.4 ГГц Transceiver)

• Стандарт: Полное соответствие IEEE 802.15.4-2003 (PHY и часть MAC).
• Диапазон: 2.4 – 2.4835 ГГц.
• Скорость передачи данных: 250 кбит/с.
• Чувствительность приемника: Высокая, типично около -92 дБм.
• Мощность передатчика: Программируемая, до +3 дБм.
• Модуляция: DSSS с O-QPSK.
• Количество каналов: 16 (с 11 по 26).
• Интерфейс: Прямое подключение к антенне через балансный выход (внешняя согласующая цепь требуется).

2. Микропроцессорное ядро

• Ядро: 32-битное ARM7TDMI-S.
• Тактовая частота: До 26 МГц (синхронизируется с радиочастью).
• Архитектура: Гарвардская (раздельные шины для инструкций и данных).

3. Память

• Флеш-память (Flash): 128 КБ — для хранения прикладного кода и данных.
• ОЗУ (RAM): 96 КБ (из которых 64 КБ доступны для пользовательского приложения, а 32 КБ зарезервированы под стек и системные нужды).
• ПЗУ (ROM): Содержит встроенное ПО (Firmware) для низкоуровневых радиоопераций, функций MAC и API для упрощения разработки.

4. Периферия и интерфейсы

• Таймеры: 4-канальный 16-битный таймер (TPM), два 2-канальных 16-битных таймера, часы реального времени (RTC).
• Аналоговые интерфейсы: 8-канальный 12-битный АЦП (ADC).
• Цифровые интерфейсы:
  • SPI (2 шт.) — для подключения внешних датчиков или памяти.
  • UART (2 шт.) — для связи с ПК или другими устройствами.
  • I²C — для подключения периферии.
• GPIO: Множество программируемых линий ввода/вывода общего назначения.
• Сторожевой таймер (WDT).

5. Электропитание и энергопотребление

• Напряжение питания: 2.0 В – 3.4 В (типично 3.0 В или 2.5 В).
• Режимы низкого энергопотребления:
  • Doze (Дремота) — снижение частоты CPU.
  • Nap (Дрема) — отключение части периферии.
  • Hibernate (Гибернация) — глубокий сон с сохранением состояния RAM.
  • Sleep (Сон) — самое низкое потребление, пробуждение по таймеру или внешнему прерыванию.
• Ток потребления:
  • В режиме приема (RX): ~ 37 мА.
  • В режиме передачи (TX при +3 дБм): ~ 30 мА.
  • В режиме Hibernate: < 1 мкА (с сохранением RAM).

6. Корпус

• Тип корпуса: VQFN-48 (Very Thin Quad Flat No-Lead).
• Количество выводов: 48.

Парт-номера и варианты в линейке

Чип MC13201FCR2 является частью семейства MC1320x. Основные отличия внутри семейства — объем встроенной флеш-памяти.

• MC13201FCR2 — 128 КБ Flash, 96 КБ RAM.
• MC13202FCR2 — 64 КБ Flash, 96 КБ RAM.
• MC13203FCR2 — 192 КБ Flash, 96 КБ RAM.
• MC13204FCR2 — 256 КБ Flash, 96 КБ RAM.

(Суффикс FCR2 указывает на корпус VQFN-48. Встречаются также FAR для корпуса QFN-32, но с урезанной периферией).

Прямые аналоги и совместимые модели от других производителей: Прямых pin-to-pin аналогов с таким же набором периферии мало, но по функциональности (802.15.4 + ARM-ядро) к аналогам можно отнести:

• Texas Instruments CC2530/CC2531 (ядро 8051, очень популярен в ZigBee).
• Atmel (Microchip) AT86RF231 + отдельный MCU (радиочип + микроконтроллер, например, на ARM Cortex).
• NXP JN5148/JN5168 (более современные и мощные чипы от той же компании, преемники MC132xx с ядром Enhanced 32-bit RISC).
• Silicon Labs (Silabs) EM35x/EM3xx (на базе Cortex-M, современные решения для ZigBee и Thread).

Важное примечание по совместимости: Хотя радиопротокол IEEE 802.15.4 стандартизирован, стеки протоколов (ZigBee, 6LoWPAN, Thread) и встроенное ПО (Firmware) являются проприетарными. Поэтому замена чипа на аналог от другого производителя почти всегда требует полной перепрошивки и адаптации ПО, а не просто замены "впайкой".

Области применения (Типичные применения)

• Беспроводные сенсорные сети (WSN).
• Системы домашней и промышленной автоматизации (ZigBee HA, ZigBee Light Link).
• Интеллектуальные счетчики (Smart Metering).
• Телеметрия и мониторинг.
• Системы безопасности и контроля доступа.
• Игрушки и устройства для хобби.

Статус

На сегодняшний день семейство MC1320x считается устаревшим (Obsolete). Компания NXP (поглотившая Freescale) рекомендует переходить на более современные и производительные платформы, такие как:

• NXP JN516x/7x (для ZigBee 3.0, Thread, JenNet-IP).
• NXP KW3x/4x (серии Kinetis с интегрированным радио, поддерживающие BLE и 802.15.4).
• NXP RW61x (многопротокольные чипы для Wi-Fi, BLE, 802.15.4).

Тем не менее, устройства на MC13201FCR2 все еще могут находиться в эксплуатации, и для них доступна техническая документация и инструменты разработки.