【原创】飞思卡尔kinetis M系列-专为智能电表而开发

发表于 2013/10/29 21:42:59 阅读（2907）

浏览飞思卡尔的网站，看到了飞思卡尔的一则新闻，飞思卡尔最近推出了kinetis M系列微处理器，专门面向智能电表应用，今天我就专门带领大家来了解一下这款处理器。

首先飞思卡尔关于这个系列处理器的网页地址为：http://www.freescale.com/zh-Hans/webapp/sps/site/taxonomy.jsp?code=KINETIS_M_SERIES；该系列处理器有两个型号KM1和KM3，每个型号的处理器根据存储空间大小、外设数量和封装又分为几个子类，其中KM1有2个子类，KM3有5个子类。

看KM1系列的介绍：Kinetis KM1x MCU基于低功耗ARM® Cortex™-M0+内核，适用于单芯片1、2和3相电表和流量计，以及其它高精度测量应用。Kinetis KM1x MCU包括一个由多个24位Σ-ΔADC组成的强大的模拟前端、多个可编程增益放大器，还包括低温度漂移的参考电压以及一个相移补偿器。丰富的安全特性，包括存储器保护单元、外部篡改检测引脚、带篡改检测的iRTC和随机数生成器，在MCU内部以及MCU与电网间提供供应商/用户数据保护功能。

KM3系列的介绍：Kinetis KM3x MCU基于低功耗ARM® Cortex™-M0+内核，适用于单芯片1、2和3相电表和流量计，以及其它高精度测量应用。Kinetis KM3x MCU包括一个由多个24位Σ-ΔADC组成的强大的模拟前端、多个可编程增益放大器，还包括低温度漂移的参考电压以及一个相移补偿器。丰富的安全特性，包括存储器保护单元、外部篡改检测引脚、带篡改检测的iRTC和随机数生成器，在MCU内部以及MCU与电网间提供供应商/用户数据保护功能。一个低功率段式LCD控制器，支持多达288段和8块背板。

从飞思卡尔官方网页上的介绍看，KM1与KM3系列最主要的差别就是是否支持段式LCD了。到底是不是这样，咱们看详细资料，下面是飞思卡尔关于kinetis M系列处理器说明文档里面的一个表格，从这个表格上可以清楚地看到KM1系列没有段式液晶，而KM3系列有8x17跟8x38两种类型，另外KM1系列有两款产品，都是LGA44封装，分别适用于单相电表和两相电表，存储器容量有一定查表；KM3系列有五款产品，都是LQFP封装，但是引脚数有64脚跟100脚之分，四款适用于单相电表，一款适用于两相电表，段式液晶驱动器也有一点儿区别。

下面看该系列处理器的内部结构：

一个ARM CORTEX M0内核，性能如下：

高性能ARM®Cortex™-M0内核，内核时钟频率高达50 MHz
128 KB/64 KB单阵列闪存
支持V6-M指令集架构（ISA），包括所有16位V7-M指令以及一些32位Thumb-2指令
PLL为AFE产生时钟
- 输入范围：31.25 kHz至39.0625 kHz
- 输出范围：11.72 MHz至14.65 MHz
LL生成内核、系统和闪存时钟
- 输入范围：31.25 kHz至39.0625 kHz
- 输出范围：20 MHz至50 MHz
灵活的工作模式
两个可调整的内部时钟参考
- 32 kHz
- 4 MHz

模拟前端，性能如下：

24位Σ-ΔADC，具有94 dB的SNR
可编程增益放大器，1到32倍增益，温度漂移低
高精度内部参考电压，温度漂移低

安全保护特性：

带时间戳的篡改检测
随机数发生器，存储器保护单元

接口：

LCD 段驱动器，可支持288 个段 (8x36) （KM1系列没有）
高精度RTC，整个温度范围内达到+5 ppm
4x UART，2x SPI，2x IIC

工作电压和温度范围：

电压范围1.71V - 3.6V（不含AFE）
电压范围2.7V - 3.6V（含AFE）
温度范围：-40°C至85°C

软件开发环境：CodeWarrior for MCU v10.5

基于该系列处理器，飞思卡尔推出了多个智能电表的参考设计，我们来看：

Kinetis M系列单相电表参考设计通过提供一个高性能模拟前端(24位AFE)，与一个嵌入式可编程增益放大器(PGA)相结合，增加电能测量精度，同时还实施了一个经济高效的分流传感电路，且物料清单(BOM)成本低廉，满足了精度与成本的双重需求。该单相电表参考设计用于直接连接的单相双线网络内的有功和无功电能的测量和登记。根据欧洲EN50470- 1、EN50470-3、乙类和丙类，及面向有功电能2类和1类的国际标准IEC 62053-21和IEC 62052-11，对其进行了预认证。