K32W041AM/A
Микроконтроллеры K32W041AM/A
Современные беспроводные микроконтроллеры со сверхнизким энергопотреблением для сетей Zigbee®, Thread™ и Bluetooth® LE 5.0, с обширным набором встроенной аналоговой и цифровой периферии и возможностями увеличить объём памяти данных и повысить выходную мощность.
K32W041AM/A — новейшие беспроводные микроконтроллеры семейства K32W0x, расширившие предлагаемую номенклатуру, которые имеют увеличенный объём памяти и более высокую выходную мощность. У двух этих микроконтроллеров выходная мощность возросла до +15 дБм, обеспечивая больший радиус действия, а память данных увеличена на 1 МБ (версия AM).
Микроконтроллеры K32W041AM/A расширяют существующий модельный ряд K32W0x, который был разработан для следующего поколения беспроводных устройств со сверхнизким током потребления, одновременно поддерживающих протоколы Zigbee 3.0/Thread/IEEE 802.15.4 и Bluetooth Low Energy 5.0. Данные микроконтроллеры имеют несколько режимов пониженного энергопотребления и характеризуются чрезвычайно малой потребляемой мощностью передатчика и приёмника, что позволяет продлить время работы устройств, которые построены на базе этих микроконтроллеров, от батарей. Благодаря высокой чувствительности приёмника и конфигурируемой выходной мощности передатчика микроконтроллеры семейства K32W0x обеспечивают уверенный и надёжный обмен данными.
K32W0x построены на базе ядра ARM® Cortex®-M4, объём встроенной флэш-памяти — 640 КБ, объём SRAM — 152 КБ. Таким образом, у них достаточно ресурсов и гибкости для использования в сложных устройствах. Кроме того, они характеризуются возможностью беспроводного (Over-the-Air — OTA) обновления программного обеспечения без использования внешней памяти. У микроконтроллеров данного семейства имеется богатый набор периферии, несколько последовательных коммуникационных интерфейсов для встраиваемых приложений, а также контроллер SPIFI для подключения флэш-памяти с интерфейсом Quad-SPI, что позволяет при необходимости увеличить объём энергонезависимой памяти.
У микроконтроллера K32W041A выходная мощность возросла до +15 дБм. Микроконтроллер K32W041AM тоже поддерживает выходную мощность +15 дБм, а также содержит дополнительную флэш-память данных объёмом 1 МБ.
Микроконтроллеры K32W041AM/A | Основные положения
Надёжная связь | Переключаемый или динамический выбор протокола — Thread или Zigbee и Bluetooth LE. Опыт работы с Zigbee более двух десятилетий, действующий член группы Thread, управление проектом CHIP. Увеличенная до +15 дБм выходная мощность передатчика для обеспечения связи на большем расстоянии. |
Совместная работа | Сертифицированные стеки Zigbee, OpenThread и Bluetooth LE для осуществления проверенной на практике совместной работы. Отработанные сетевые стеки обеспечивают надёжную работу. Поставлены миллионы чипсетов Zigbee. |
Энергоэффективность | Передовая архитектура и ВЧ тракт с низким энергопотреблением обеспечивают длительное время работы устройств от миниатюрного элемента питания. |
Простота использования | Встроенная флэш-память программ объёмом 640 КБ и статическое ОЗУ объёмом 152 КБ позволяют реализовать большинство сценариев с использованием технологии OTA (Over-The-Air). Дополнительные 1 МБ флэш-памяти данных обеспечивают поддержку обновления более «тяжёлого» ПО. Развитой пакет программных средств MCUXpresso, включающий в себя SDK и интегрированную среду разработки. |
Возможности микроконтроллера | Широкие функциональные возможности: несколько режимов пониженного энергопотребления, интерфейс цифрового микрофона с выходом из спящего режима при появлении звука, Crypto Hash, AES с аппаратным защищённым ключом, контроллер NOR флэш-памяти с интерфейсом Quad SPI. |
Микроконтроллеры K32W041AM/A | Применение
- Шлюзы для «умных» домов
- Домашние системы безопасности и контроля доступа
- Специализированные устройства контроля доступа
- Интеллектуальные термостаты
- Интеллектуальные замки
- Интеллектуальные системы освещения
Микроконтроллеры K32W041AM/A | Спецификация
Структурная схема K32W041AM/A
Основные технические характеристики
MCU и память
- Cortex-M4, до 48 МГц
- 640 КБ флэш-памяти, 152 КБ ОЗУ (RAM), 128 КБ ПЗУ (ROM)
- 1 МБ флэш-памяти данных (только версия AM)
- Quad-SPI для хранения кода или данных в энергонезависимой памяти (версия A)
ВЧ характеристики / энергопотребление
- Чувствительность приёмника –100 дБм
- Мощность передатчика до +15 дБм
- Приёмник: 7.0 мА, DC/DC — 3 В
- Передатчик: 12.1 мА при 0 дБм, 50 мА при 15 дБм
- Соответствие Zigbee 3.0, Thread 1.1, IEEE-802.15.4
- Bluetooth LE 5.0, 2 Мбит/с и до 8 одновременных соединений
- Ток в режиме Power Down < 1 мкА
Безопасность
- AES256 с аппаратным защищённым ключом
- Hash engine (SHA256)
- Защита кода от считывания
Цифровые и аналоговые интерфейсы
- До двух UART/SPI/I2C
- Интерфейс ISO7816 для модуля защищённого доступа (SAM)
- 8-канальный 12-битный АЦП (Примечание. Версия AM имеет на 3 ввода/вывода меньше.)
- 1 аналоговый компаратор (только для версии A)
- Интерфейс цифрового микрофона и детектор появления звука
Тактирование и таймеры
- Кварцевые резонаторы 32 МГц и 32.768 кГц
- Внутренние НЧ и ВЧ тактовые генераторы
- 4 таймера общего назначения
- 32K Sleep Timer (таймер перехода в «спящий» режим)
- Сторожевой таймер
- RTC (часы реального времени) с калибровкой
Условия эксплуатации и корпус
- Рабочее напряжение: 2.4…3.6 В
- Диапазон рабочих температур: от –40 до +85°C
- 40-выводной корпус HVQFN (6 x 6 мм), совместимость по выводам с K32W061, K32W041, QN9090/30 и JN5189/88
Мультипротокольные конфигурации
Несколько протоколов | Zigbee | Thread | Bluetooth LE | |
Семейство K32W0x | √ (P, S, D) | √ | √ | √ |
JN5189/88 | √ (P) | √ | √ | - |
QN9090/30 | - | - | - | √ |
Микроконтроллеры K32W0x поддерживают несколько протоколов, разделяя единый аппаратный ВЧ модуль. При производстве в устройство записывают не один протокол, а несколько. Пользователи могут выбирать требуемый для их приложения протокол динамически или переключаясь на него с помощью загрузчика.
Программируемые (Programmable — P)
Микроконтроллер совместим с несколькими протоколами. Устройство программируется при производстве, но пользователь может перепрограммировать его под другой протокол.
Переключаемые (Switched — S)
Поддерживается соединение только по одному стеку. Переключение между протоколами осуществляется с помощью загрузчика.
Динамические (Dynamic — D)
Поддерживаются соединения по двум стекам, приложение выделяет временные слоты для двух протоколов (можно осуществлять одновременно передачу и приём по протоколам 15.4 и Bluetooth LE).
Поддержка: отладочные платы
Комплект разработчика K32W0x (PN: IOTZTB-DK006) позволяет максимально облегчить начальные этапы разработки проектов на микроконтроллерах K32W0x. В комплект разработчика IOTZTB входят такие компоненты, как шлюз Zigbee/граничный маршрутизатор с NFC-ридером, универсальная плата индикации и управления, плата освещения/датчиков, аппаратный USB-адаптер, а также платы расширения K32W061 и JN6189 — весь этот набор позволяет быстро развернуть прототип небольшой беспроводной сети. Дополнительно можно приобрести платы расширения K32W041AM и K32W041A. Комплект разработчика и платы расширения можно заказать уже сейчас.
Рис. 1. Комплект разработчика K32W061 (IOTZTB-DK006)
Комплект разработчика K32W0x (IOTZTB-DK006)
- Полный комплект (IOTZTB-DK006) включает:
- 3 основные платы
- 1 дочерняя плата освещения/датчиков
- 1 плата NFC-ридера
- 1 дочерняя плата управления и индикации
- 3 платы расширения JN5189
- 3 платы расширения K32W061 (K32W-001-T10)
- 1 аппаратный USB-адаптер K32W (OM15080-K32W)
- 3 USB-кабеля
- На основных платах реализованы интерфейсы SWD и UART для отладки K32W061/41 и связи с ним
- На основных платах имеется стабилизатор 3.3 В, питание осуществляется от USB-порта, батарей или внешнего источника питания
- Arduino-совместимый интерфейс упрощает макетирование системы
Аппаратный USB-адаптер K32W
Аппаратный USB-адаптер K32W (PN: OM15080-K32W) входит в состав комплекта разработчика K32W0x Development Kit.
В него может быть загружено ПО сниффера, шлюза Zigbee или Bluetooth-адаптера, функциональность USB обеспечивается преобразователем USB—UART.
- Встроенная печатная меандровая антенна
- Два конфигурируемых пользователем светодиода
- 8 Мбит флэш-памяти с интерфейсом Quad SPI
- Поставляется в стандартном пластиковом корпусе и термоусадке
Программное обеспечение
Платформа разработки K32W0x содержит встроенный в основные платы программатор и отладчик, поставляется с примерами программ, входящими в состав полного SDK, и совместима с последними версиями пакетов инструментальных средств компании IAR® и интегрированной средой разработки MCUXpresso компании NXP. Комплекс программно-инструментальных средств MCUXpresso позволяет разрабатывать программное обеспечение для любых микроконтроллеров компании NXP, а также даёт возможность быстро добавлять поддержку протоколов Zigbee/Thread/Bluetooth LE в существующий код, написанный для других микроконтроллеров NXP. Компания предоставляет различные программные средства, такие как IoT Toolbox Smart Device Application, Connectivity Tool и Test Tool, которые помогают разработчикам более эффективно оценивать и проверять ВЧ параметры.
- MCUXpresso SDK
- В SDK включена поддержка протоколов OpenThread, Zigbee 3.0, Bluetooth LE и мультипротокольных стеков
- Встроенные программатор и отладчик с множеством примеров приложений
- Полный набор надёжных драйверов периферии, стеков и промежуточного ПО
- Содержит примеры программного обеспечения, демонстрирующие использование драйверов периферии и промежуточного ПО
- Интегрированные среды разработки
- Конфигуратор MCUXpresso Config Tools
- Интегрированная среда конфигурирования, которая помогает пользователю пройти путь от первоначальных оценок до создания программного обеспечения
- Содержит инструментарий для конфигурирования выводов, системы тактирования и периферии, генерирующий код MCUXpresso SDK
- IoT Toolbox — приложение для Apple iOS
- IoT Toolbox-iOS — мобильное приложение, которое демонстрирует функциональность NXP Bluetooth Low Energy. Включает в себя демонстрационные программы OTAP (Over-the-Air-Provisioning), радиомаячков (Beacons), измерителя давления (Blood Pressure), измерителя пульса (Heart Rate) и различных датчиков
- Можно загрузить из iTunes App Store
- IoT Toolbox — приложение для Google Android
- IoT Toolbox-Android — это мобильное приложение, которое демонстрирует функциональность NXP Bluetooth Low Energy. Включает в себя демонстрационные программы OTAP (Over-the-Air-Provisioning), радиомаячков (Beacons), измерителя давления (Blood Pressure), измерителя пульса (Heart Rate) и различных датчиков
- Можно загрузить из Google Play
- Connectivity QTool
- Connectivity QTool — это программный пакет для ПК, помогающий разработчикам оценивать микроконтроллеры компании NXP с поддержкой Bluetooth LE
- Инструменты тестирования коммуникационных устройств
- Сюда входят следующие приложения: Command Console (командная консоль), Firmware Loaders Script Server (сервер скриптов загрузчиков программного обеспечения), Protocol Analyzer (анализатор протоколов), Radio Test Radio Coexistence Test (тестирование радиосвязи, проверка отсутствия влияния радиоустройств друг на друга), Over-the-Air Updates (OTA) (обновление по радиоканалу)