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組込み市場をリードするフリースケールのARMコアソリューション

Kinetis & Vybrid

DebugInterfaces DSP

InterruptController FPU

ARMCortex-M4コア Internal & External

Watchdogs

システム

50/72/100/120/150 MHz

Memory ProtectionUnit（MPU）

DMA

Low LeakageWake-Up Unit (LLWU)

16ビットADC

アナログ

PGA

アナログコンパレータ

6ビットDAC

12ビットDAC

VREF

オペアンプ

トライアンプ

フレックスタイマ

タイマ

Low PowerTimer

RTC

IEEE 1588タイマ

セキュリティ

乱数発生器

暗号化エンジン(CAU)

タンパー検知

PLL

クロック

FLL

Program Flash (32KB to 1MB)

メモリ

FlexMemory (32 to 512KB)(2 to 16KB EE.)

NAND Flashコントローラ

SRAM (8 to 128KB)

Cache

DDRメモリコントローラ

Serial ProgrammingInterface (EzPort)

Cyclic RedundancyCheck (CRC)

Carrier ModulatorTransmitter

ProgrammableDelay Block(PDB)

PeriodicInterrupt Timer

GPIO

HMI

I2S

Communication

USB充電検知

SDHCコントローラ

USB On-the-Go(LS / FS)

USB On-the-Go(HS)

USB Voltageレギュレータ

I2C

IEEE 1588Ethernet MAC

UART

SPI

CAN

外部バス インタフェース(FlexBus)

Low/High FrequencyOscillators

InternalReference Clocks

タッチセンサ

セグメント LCDコントローラ

グラフィック LCDコントローラ

標準機能

オプション機能

全ファミリ共通

K10 / K20 / K60 / K70

K50

K50 / K60 / K70

K30 / K40 / K50

K70

K60 / K70

K10 / K20 / K30 / K40 / K60 / K70

*K20 / K40 / K50 /*K60 / *K70 (FS *& HS)

図2：Kinetis Kシリーズの豊富なペリフェラル

32bit MPU高性能MCUがMPU市場の一部を包括

外部メモリが不要になる

32bit Cortex-M3

8/16bitMCU

Kinetis XSeries

Kinetis KSeries

・システムの低消費電力化・BOMコスト削減

MCU+DSP統合ソリューション

Cortex-M3の上位互換

8/16ビットから低価格32ビットへの移行

→ ネットワーク対応可

32bit Cortex-M4

32bit Cortex-M0+

Kinetis LSeries

図１：組込み市場の要求に合わせた製品ラインナップ

高いスケーラビリティと低消費電力のKinetisマイクロコントローラKinetis（キネティス）は、ARM Cortex-M4コアのマイコンとして、 フリースケールが最初に量産化した製品である。2010年の発表以来、世界中で数多くのユーザに受入れられており、当初200品種でスタートしたKシリーズのラインナップは、2012年には新しくCortex-M0+コア製品のLシリーズと200MHz高性能版のXシリーズ を加えて、更に拡充を続けている。

シリーズ中、最初にリリースされたK シリーズは、CPU コアが50MHz～150MHz、内蔵フラッシュ・メモリが32KB～1MBと10数種類のパッケージ・ラインナップの組み合わせが用意されている。更に、ベーシック機能（K10）、USBコントローラ（K20/K40）、 セグメントLCDコントローラ（K30/K40）、高精度アナログ測定エンジン（K50）、Ethernetコントローラ（K60）、グラフィックLCDコントローラ（K70）といった機能別にファミリ化されており、多様なユーザの要求に応えられるスケーラビリティを備えている。尚、それぞれのファミリはピンコンパチとソフトウェア・コンパチで設計されており、ユーザの設計する製品のアップグレードやダウングレードが容易に短期間で出来る様になっているのも、開発リソースの効率化を求めるユーザにとって大きなメリットとなっている。

Lシリーズは、2012年3月にARMより発表されたCortex-M0+コアを最初に採用した製品である。超低消費電力のアーキテクチャをベースに、従来のCortex-M0を改良することにより、CPUの実行性能を測るベンチマークとして有名なCoreMark/MHzにおいて、1.77という、ローエンド・マイコンとしては非常に高い値を達成している。Lシリーズは、従来の32ビット・マイコンのみならず、8ビットや16ビット・マイコンのユーザにも、最高の性能と低消費電力のバランス、且つ低コストのソリューションを提供することができる最新のローエン

ド32ビット・マイコンである。パッケージは4mm x 4mmの小ピンパッケージから用意されている。一方、内蔵フラッシュ・メモリは最大256KBまで用意されている。

フリースケール独自設計による高性能化とペリフェラル機能Kinetisシリーズは、今や業界標準となりつつあるARMコアを採用しており、一見他社のARMコア・マイコンと同様の製品と見られるのだが、CPUコア以外の部分には、フリースケールの独自技術と最新のテクノロジが盛り込まれている。その代表的な部分を以下に紹介する。

・CPUコアとペリフェラルの性能を最大限に活かすクロスバ・スイッチ高性能内部バスと32チャネルDMA

・DRAMコントローラと命令/データ・キャッシュ・メモリ保護ユニット（MPU）・10種類の低消費電力動作モード・高速メモリ・アクセスを可能にする専用キャッシュ付きの薄膜ス

トレージ（TFS）フラッシュ・メモリ・高精度16ビットADコンバータ・タッチ・センサ・インタフェース（TSI）をハードウェアで内蔵し、

CPUスリープ状態でのセンシングが可能・タンパ検知回路が、マイコン外部からの改ざんや不正アクセスを防止

また、開発環境とランタイム・ソフトウェアは、フリースケールが提供するソリューションと、ARMエコシステムのパートナー各社から提供されるソリューションの双方から選択できる。国内ユーザには、国内にサポート拠点を置くARMパートナー各社がKinetis対応を充実させているため、安心して導入を進めることが可能である。開発ボードは1万円以下から購入可能で、Lシリーズには1000円程度のFREEDOMボードが用意されている。

テクニカル・ノート

Technical NOTE

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Debug & Trace

JTAGTrace

FlexTimer (8ch)FlexTimer (2ch)FlexTimer (2ch)FlexTimer (8ch)

IEEE 1588 TimersPeriodic Interrupt Timers

Low Power Timers

Core

DP-FPUNEON

L1 I/D-CACHEL2 CACHE

Trace/DebugGIC

Cortex-A5Upto 500 MHz

Core

SP-FPUDSP

I/D-CACHETCM

Trace/DebugNVIC

Cortex-M4Upto 167MHz

Timers

Memory

Boot ROM1.0MB SRAM

DDR Controller

NAND Flash Controller

Quad SPI x2

External Bus Interface

Memory Interfaces

Analog

12-bit ADC x212-bit DAC x2

PLL

Clock Monitors

Internal Reference

clocks

Low/High Freq Oscillators

Clocks

System

AMBA NIC

Internal & ExternalWatchdog

InterruptRouter

DMAUp to 64ch

TrustZone™ AddressControllers

Power MgmtRegulators

Display

TFT LCDSegment LCD

Video Interface w/cameraVideo ADC

OpenVG GPU

Video

ASRCSAI x 4ESAI

SPDIF

Audio

Security

CryptographyModule

Tamper DetectSecure RTCSecure RTICSecure RAMSecure FusesSecure WDOGSecure JTAG

Communication

UART x6 CAN x2

DSPI x4 I2C x4

L2 Switch

USB Host + PHYLS/FS/HS

USB OTG + PHYLS/FS/HS

Secure Digital x2

IEEE 1588Ethernet X2

ARM ARM

図4：Vybridブロック図

VF7xx - 500 MHzデュアルコア , XGA LCD x2, Camera Interface, OpenVG GPU, Stereo Audio, DDR, USB High Speed x2, Ethernet

Cortex-A5 + Cortex-M4Dual Core

Cortex-A5Single Core

VF6xx - 500 MHzデュアルコア , XGA LCD, Camera InterfaceOpenVG GPU, DDR, USB High Speed x2, Ethernet x2, L2 Switch

VF5xx - 500 MHzSVGA LCD, Camera Interface, OpenVG, Audio, DDR, USB High Speed x2, Ethernet x2, L2 Switch

VF4xx - 500 MHzSVGA LCD, Audio, USB High Speed x2Ethernet, DDR

VF3xx - 266 MHzW-QVGA LCD, Audio I/F, USB High SpeedEthernet x2, L2 Switch, Quad-SPI x2, DDR

Rich Apps inReal Time

性能

機能

図3：Vybridファミリ概要

革新的マルチコア・アーキテクチャのVybridマイクロプロセッサ

Vybrid(バイブリッド)は、ARM Cortex-A5コアとCortex-M4コアに

よる、非対称型マルチコアのユニークなマイクロ・プロセッサ製品であ

る。ラインナップにはCortex-A5のシングルコア版も用意されている。

最大500MHzのCortex-A5コアによるリッチなヒューマン・マシン・

インタフェース（HMI）処理と、最大167MHzのCortex-M4コアに

よるリアルタイム性の高いコネクティビティやセキュリティ処理を同

時に実行できるのが特徴である。また、従来はメインプロセッサとサ

ブマイコンの２チップ構成で実現されていたシステムも、Vybridによっ

てワンチップ化されたARMアーキテクチャに統合することができる。

これによってユーザは各デバイス間の通信やタスク管理といった複雑

で正確性を要求される開発作業から解放されるだけでなく、各タスクや

タスク間通信を分割することが可能なため、システムのスループットを

上げられるメリットがある。

更に、全ての市場において要求の高まっている低消費電力化について

も、VybridはCortex-M4コアを低消費電力モードおよびリアルタイ

ム性の高い処理に充て、Cortex-A5コアを高度なアプリケーション処

理に充てることによって、低消費電力と高性能を最適なバランスで実

現している。これは高性能コアを２つ並べたデュアル・コア製品と比

較しても、電力管理面でも有利なソリューションを構築できることに

なる。

マルチコア開発の複雑性はARMエコシステム・パートナー各社からサ

ポートされるツール・チェーンとOSやミドルウェアによって軽減され、

開発期間の短縮につながっている。

組込みアプリケーションに対応したVybridの多様な機能

Vybrid は幅広いマーケットとアプリケーションで使えるマイクロ・

プロセッサとして必要な下記の基本機能を備えている。

　・最大1.5MBのオンチップSRAM　・Open VG グラフィック・プロセシング・ユニット　・ECC付きDDR3及びLPDDR2コントローラ　・NANDフラッシュ・コントローラ　・ADC、DAC、ビデオADC、ビデオ/カメラ・インタフェース　・L2スイッチ内蔵デュアルEthernetコントローラ　・PHY内蔵のデュアルUSBハイスピードコントローラ　・デュアルTFT LCDコントローラ　・SPDIFやI2Sの標準オーディオ・インタフェース　・ハードウェア暗号化エンジンとセキュア・ブート　・ARM TrustZoneによるメモリ・データ保護

フリースケール・テクノロジ・フォーラム（FTF）を、2012年10月22日(月)・23日(火)にザ・プリンス パークタワー東京にて開催します。FTFはエコシステム・パートナーと共に、より高度な設計を可能にする最新技術、開発をスムーズにするツール群、組込み技術の未来をドライブするトレンドをご紹介する総合技術フォーラムです。

詳しくは>> http://www.freescale.co.jp/ftfj

フリースケール･セミコンダクタ･ジャパン株式会社

お問い合わせ先

フリースケール ･ セミコンダクタ･ ジャパン株式会社〒153-0064　東京都目黒区下目黒1-8-1　アルコタワー15F

Web：http://www.freescale.co.jp/