Freescale Kinetis KL36 Sub - Family微控制器深度剖析

在电子设计领域，一款性能卓越且低功耗的微控制器是众多工程师梦寐以求的选择。Freescale的Kinetis KL36 Sub - Family微控制器就是这样一款产品，它以其高效节能的特性、丰富的外设和良好的兼容性，在市场上占据了一席之地。今天，我们就来深入剖析这款微控制器的技术细节。

文件下载：MKL36Z128VLH4.pdf

一、产品概述

Kinetis KL36 Sub - Family是基于48 MHz Cortex - M0+内核的微控制器，设计理念以效率为核心。它不仅与所有其他Kinetis L系列以及Kinetis K3x系列兼容，还具备段式LCD功能，是一款通用型MCU，为开发者提供了合适的入门级32位解决方案。

1.1 关键特性

• 低功耗表现：在极低功耗运行模式下，运行功耗可低至50 μA/MHz；静态功耗低至2 μA，同时能实现4.5 μs的快速唤醒。
• 高性能内核：采用超高效的Cortex - M0+处理器，最高运行频率可达48 MHz，具备行业领先的吞吐量。
• 内存配置：提供高达256 KB的闪存和32 KB的RAM内存选项。
• 节能架构：采用90 nm TFS技术、时钟和电源门控技术以及零等待状态闪存控制器，优化了低功耗性能。

1.2 封装形式

提供64 - pin LQFP（LH）和100 - pin LQFP（LL）等封装形式，满足不同应用场景的需求。

二、性能参数

2.1 内核性能

• 采用48 MHz ARM® Cortex® - M0+核心，为系统提供了强大的计算能力。

2.2 内存与接口

• 闪存：最高可达256 KB的程序闪存，可满足大多数应用的数据存储需求。
• SRAM：最高32 KB的SRAM，为程序运行提供了充足的空间。

2.3 系统外设

• 低功耗模式：具备九种低功耗模式，可根据应用需求进行电源优化。
• 看门狗：配备COP软件看门狗，增强系统的稳定性和可靠性。
• DMA控制器：4通道DMA控制器，支持多达63个请求源，提高数据传输效率。
• 唤醒单元：低泄漏唤醒单元，可实现快速唤醒。
• 调试接口：提供SWD调试接口和Micro Trace Buffer，方便开发调试。
• 位操作引擎：支持位操作，提高编程效率。

2.4 时钟系统

• 支持32 kHz至40 kHz或3 MHz至32 MHz的晶体振荡器，提供多用途时钟源。

2.5 工作特性

• 电压范围：工作电压范围为1.71至3.6 V，闪存写入电压范围同样为1.71至3.6 V。
• 温度范围：环境温度范围为 - 40至105°C，适应各种恶劣环境。

2.6 人机接口

• 段式LCD控制器：支持多达47个前平面和8个后平面，或51个前平面和4个后平面。
• 触摸传感器接口：具备低功耗硬件触摸传感器接口（TSI）。
• GPIO：多达84个通用输入/输出（GPIO）引脚，方便与外部设备连接。

2.7 通信接口

• SPI模块：两个16位SPI模块，支持高速数据传输。
• I2S/SAI模块：提供I2S（SAI）模块，适用于音频数据传输。
• UART模块：一个低功耗UART模块和两个UART模块，满足不同的通信需求。
• I2C模块：两个I2C模块，方便与其他I2C设备进行通信。

2.8 模拟模块

• ADC：16位SAR ADC，提供高精度的模拟信号采集。
• DAC：12位DAC，可实现高质量的模拟信号输出。
• 模拟比较器：模拟比较器（CMP）包含一个6位DAC和可编程参考输入。

2.9 定时器

• TPM模块：六个通道的Timer/PWM（TPM）和两个2通道Timer/PWM模块，可实现精确的定时和PWM控制。
• LPTMR：16位低功耗定时器（LPTMR），适用于低功耗应用。
• 实时时钟：提供实时时钟功能，方便记录时间。

2.10 安全与完整性模块

每个芯片具有80位唯一识别号，增强了系统的安全性。

三、电气特性

3.1 额定值

• 热处理额定值：存储温度范围为 - 55至150°C，无铅焊接温度为260°C。
• 湿度处理额定值：湿度敏感度等级为3。
• ESD处理额定值：人体模型静电放电电压为 - 2000至 + 2000 V，带电设备模型静电放电电压为 - 500至 + 500 V，105°C环境温度下的闩锁电流为 - 100至 + 100 mA。
• 电压和电流操作额定值：数字电源电压范围为 - 0.3至3.8 V，数字电源电流最大为120 mA，IO引脚输入电压范围为 - 0.3至VDD + 0.3 V，单引脚瞬时最大电流限制为 - 25至25 mA，模拟电源电压范围为VDD - 0.3至VDD + 0.3 V。

3.2 交流电气特性

• 传播延迟从50%到50%点测量，上升和下降时间在20%和80%点测量。
• 所有数字I/O开关特性假设输出引脚负载为 (C_{L}=30 pF) ，压摆率禁用，驱动强度正常。

3.3 非开关电气规格

• 电压和电流操作要求：电源电压范围为1.71至3.6 V，模拟电源电压范围为1.71至3.6 V，VDD - VDDA差分电压范围为 - 0.1至0.1 V，VSS - VSSA差分电压范围为 - 0.1至0.1 V。
• LVD和POR操作要求：提供不同的电压检测阈值和滞后电压。
• 电压和电流操作行为：包括输出高电压、输出低电压、输入泄漏电流等参数。
• 电源模式转换操作行为：不同电源模式之间的转换时间，如POR事件后从VDD达到1.8 V到执行第一条指令的时间等。
• 功耗操作行为：详细列出了不同运行模式下的功耗，如运行模式、等待模式、停止模式等。

3.4 电容属性

输入电容为7 pF。

3.5 开关规格

• 设备时钟规格：正常运行模式下，系统和核心时钟为48 MHz，总线时钟为24 MHz，闪存时钟为24 MHz；VLPR和VLPS模式下，系统和核心时钟为4 MHz，总线时钟为1 MHz，闪存时钟为1 MHz。
• 通用开关规格：包括GPIO引脚中断脉冲宽度、端口上升和下降时间等。

3.6 热规格

• 热操作要求：芯片结温范围为 - 40至125°C，环境温度范围为 - 40至105°C。
• 热属性：不同封装形式的热阻和热特性参数。

四、外设操作要求和行为

4.1 核心模块

• SWD电气特性：SWD操作电压范围为1.71至3.6 V，SWD_CLK频率最高为25 MHz。

4.2 系统模块

文档中未提及系统模块的具体规格。

4.3 时钟模块

• MCG规格：包括内部参考频率、DCO输出频率、FLL和PLL的相关参数。
• 振荡器电气规格：包括DC电气规格和频率规格，如不同频率下的电源电流、启动时间等。

4.4 存储器和存储器接口

• 闪存电气规格：包括编程和擦除的时序规格、命令时序规格、高压电流行为以及可靠性规格。

4.5 模拟模块

• ADC电气规格：16位ADC在不同条件下的操作条件和电气特性，如输入电压范围、转换时钟频率、转换速率等。
• CMP和6 - bit DAC电气规格：比较器和6位DAC的电源电压、电流、输入输出电压、传播延迟等参数。
• 12 - bit DAC电气特性：12位DAC的操作要求和操作行为，如电源电流、建立时间、线性度等。

4.6 定时器

定时器相关规格可参考通用开关规格。

4.7 通信接口

• SPI开关规格：提供SPI主模式和从模式在不同条件下的时序规格。
• I2C时序：标准模式和快速模式下的时钟频率、各种时间参数。
• UART：可参考通用开关规格。
• I2S/SAI开关规格：主模式和从模式在正常运行、等待和停止模式以及VLPR、VLPW和VLPS模式下的时序规格。

4.8 人机接口

• TSI电气规格：TSI在不同模式下的功耗和相关参数。
• LCD电气特性：LCD的帧频率、电容、电压等参数。

五、引脚分配

文档详细列出了不同封装形式（121 - pin BGA、100 - pin LQFP、64 - pin BGA、64 - pin LQFP）的引脚分配和信号复用情况，方便工程师进行硬件设计。

六、订购信息

通过freescale.com网站进行零件号搜索，可确定有效的可订购零件号。

七、零件标识

零件号具有特定的格式，包含资格状态、Kinetis系列、关键属性、闪存大小、硅修订版、温度范围、封装标识符、最大CPU频率和包装类型等字段，方便识别具体的零件。

八、术语和指南

文档对操作要求、操作行为、属性、额定值等术语进行了定义，并提供了相关的指南，帮助工程师正确使用该微控制器。

Freescale Kinetis KL36 Sub - Family微控制器以其丰富的功能和出色的性能，为电子工程师提供了一个强大而可靠的选择。在实际应用中，我们需要根据具体的需求，合理选择其功能和参数，以实现最佳的设计效果。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。