基于Cortex-M4内核的Kinetis微控制器的应用研究

摘要

Kinetis系列微控制器是飞思卡尔公司于2010年下半年推出的基于ARMCortex-M4内核的微控制器，是业内首款Cortex-M4内核芯片。Cortex-M4内核是ARM公司2009年下半年发布的最新的嵌入式内核。Cortex-M4面向数字信号控制市场，具有高效并且易于使用的控制和信号处理能力。
　　 Kinetis系列微控制器内部集成UART、SLCD、TSI、USB、以太网和CAN等模块，具有高精度的16位ADC和12位DAC。Kinetis微控制器的市场应用主要面向工业控制，应用领域包括电机控制、通讯、安防和加密等。由于飞思卡尔公司在2010年11月才提供Kinetis微控制器的样片，所以现在Kinetis的学习资料和实例程序都很少。受飞思卡尔公司委托，苏州大学飞思卡尔嵌入式研发中心承担该芯片的先期研究应用任务。
　　 本课题选择Kinetis系列的K60N512芯片为实例，设计制作了一套Kinetis开发套件，包括K60N512核心板，Kinetis系列扩展板和Kinetis芯片调试器OSJTAG。在嵌入式构件思想指导下，本文实现了K60N512的常用模块的驱动，并对模块驱动进行了充分的验证。本文移植了实时操作系统FreeRTOS，详细分析了FreeRTOS的移植过程并对移植进行了测试，为实时操作系统在Kinetis芯片中的应用提供范例和参考。为了加快K60N512以太网编程，本文移植了开源的嵌入式TCP/IP协议栈LwIP，详细阐述LwIP移植和测试过程。
　　 为了研究Kineits的网络应用，同时也为了验证本课题实现的软硬件平台，本文设计实现了基于嵌入式Web的短信猫。短信猫实现短信发送和接收，使用FreeRTOS调度任务，使用LwIP实现网络通讯，同时移植Web服务器用于人机界面。本文实现的K60N512核心板、Kinetis系列扩展板、Kinetis调试器OSJTAG和模块驱动程序已经计划在2011年8月苏州大学飞思卡尔大学计划培训中推广。