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公开使用

DANSON LI

2016年9月

FTF-SMI-N2339

ARM® Cortex®-M7内核KV5用于电机控制应用

公开使用1 公开使用1

议程• Kinetis V系列概述

• ARM Cortex-M7架构

• KV5x技术深度介绍

公开使用2

Kinetis V系列概述

公开使用3

提高电机控制和数字功率转换的性能、可靠性及能效

恩智浦IDE、RTOS、软件库和电机控制开发工具

2016

2014

KV1x MCU系列BLDC、入门级PMSM

ARM® Cortex® -M0+

功能集成

+ 电机控制软件

+ 多通道定时器+ 浮点单元FPU

+ 高速ADC

+ 高分辨率PWM

+ 先进存储器、连接和通信 KV5x MCU系列

带连接和安全功能的高性能单/多电机系统。高级数字功率转换

ARM Cortex-M7

性能

2014

KV3x MCU系列中级PMSM、UPS功率控制

ARM Cortex-M4

2015

KV4x MCU系列高性能电机、UPS、

太阳能和中级AC/DC控制ARM Cortex-M4

公开使用4

Kinetis V系列：性能和功能扩展能力

内核

168MHz

CM4

DSP + FPU

100/120MHz

CM4

DSP + FPU

75MHz

CM0+

H/W DIV & SQRT

存储器

64-256kB Flash

64-512kB Flash

16-128kB

Flash

Flextimer

2 x 8通道

1x 2通道

FlexTimer

2x 8通道

2x 2通道

FlexTimer

2x 6通道

2x 2通道

FlexTimer

eFlexPWM

12通道eFlexPWM

+ Nano-Edge

-

-

ADC

2x 12位

4.1Msps

2x 16位

1.2Msps

2x 16位

1.2Msps

DAC

2x 12位

2x 12位

1x 12位

ACMP

4x ACMP

其中：

6位DAC

2x ACMP

其中：

6位DAC

2x ACMP

其中：

6位DAC

封装

100引脚64 引脚48引脚

100引脚64引脚48引脚32引脚

64引脚48引脚32引脚

KV4x

KV3x

可基于应用需求而扩展的性能、定时器和模拟功能

面向电机和功率控制应用的主要外设

KV1x

MCU

产品系列

240MHz

CM7

DSP + FPU

512kB-1MB Flash

2 x 8通道

1x 2通道

FlexTimer

2 x 12通道eFlexPWM

+ Nano-Edge

4 x 12位

5Msps，

1 x 16位

1x 12位

4x ACMP

其中：

6位DAC

144引脚100引脚KV5x

接口

以太网，

3 x CAN

-

1 x CAN

2 x CAN

电机控制定时器

公开使用5

Kinetis KV5x MCU系列面向要求苛刻的实时应用，且带连接功能的高性能解决方案

满足市场需求Cortex-M系列MCU的性能、模拟和定时器IP可满足各种电机控制应用案例的需求。高级DSC外设面向要求最为苛刻的实时应用，电机控制和功率转换系统。

满足所有客户的需求多种实用工具，包括软件库和新的Kinetis电机套件。可大幅简化和加快系统开发工作并提高开发效率。

KV5x MCU系列带连接和安全功能的高性能单/多电机系统。先进的数字功率转换。采用ARM Cortex-M7，提升功效和性能。

公开使用6

Kinetis KV5x MCU系列

主要特性：

内核/系统

• 240MHz Cortex-M7，搭载FPU和32通道DMA

• 16KB指令缓存/8KB数据缓存

内存

• 512KB/1MB Flash，256位宽，128B缓存

• 128/256KB SRAM

• Boot Flash

通信

• 多个串行端口

• 3 x FlexCAN

模拟

• 4 x 8通道12位ADC

− 5Msps采样时间

• 1 x 16位SAR ADC

• 1 x12位DAC

• 4 x ACMP（带6b DAC）

定时器

• 1 x 12通道eFlexPWM

− 312ps PWM和PFM分辨率

• 1 x 12通道eFlexPWM

• 2x8通道FlexTimer (PWM)

• 2x2通道FlexTimer (PWM)

• 正交编码器

• 2 路可编程延迟模块

• 低功耗定时器

其他

• MMCAU & RNG

• 32位CRC

• 模块间交叉开关Xbar（带AOI）

• 存储器保护单元

• 1.71V-3.6V; -40至105度

封装

• 100LQFP、144LQFP、144MAPBGA

可选

调试/中断 DSP

MPU

ARM Cortex-M7

240MHz 内部和外部看门狗

32通道-

DMA

内部模块CrossBar

程序存储器1MB

SRAM

128/256KB

锁相环和锁频环

低/高频率振荡器

内部参考时钟

循环冗余校验（CRC）

4 x12位SAR ADC

4 x ACMP

1 x12位DAC

2x8通道FlexTimer

2x PDB

PIT

2xI2C

3xSPI

6xUART

GPIO

内核系统存储器时钟

安全性和完整性

模拟定时器通信接口 HMI

2x2通道FlexTimer

3x CAN2x12通道

eFlexPWM

正交编码器

Boot Flash

FPU

外部总线接口

（FlexBus）

8KB 数据缓存

16KB 指令缓存系统MPU

IEEE 1588

以太网MACMMCAU

RNG 1 x16位SAR ADC

公开使用7

Kinetis V系列KV5x：特性和优势

特性优势

240MHz ARM Cortex M7内核+ FPU，16KB指令和8KB数据缓存

高性能 + DSP功能，适用于电机控制算法管理，缓存存储器支持低延迟应用功能

内部交叉模块 CrossBar实现定时器、ADC、DAC、模拟比较器和外部电路之间的灵活触发事件，从而将CPU中断减至最低

1MB/512KB Flash存储器，256位宽Flash接口

大Flash轻松存储电机控制算法和应用代码。宽位数Flash接口有助于减少等待时间

128KB数据TCM，64KB指令TCM

最大限度实现高性能处理，确保对电机实时速率和位置检测作出最快响应

4 x 12位ADC，5Msps采样速率完全可以支持两路异步3相电机控制，每个电机搭载两个专用ADC和8通道PWM

多达44定时器通道支持多种3相电机驱动功能，带死区时间插入、PWM互补配对、半周期重载和故障检测功能

2 x 12通道eFlexPWM，312皮秒分辨率

在功率转换应用中可以支持8个半桥功率分级

正交编码器集成速度传感器解码器（增量解码器/霍尔传感器），另有quad定时器

IEEE 1588以太网控制器通过IOT连接，实现远程系统管理、减少维护，提高可靠性

CAU（加密提速单元）+ RNG（随机数生成器）

可通过任何通信接口实现安全数据传输

存储器保护单元MPU，循环冗余校验CRC

可为关键安全应用分割代码，可验证传输代码的完整性

6 UART、3SPI、2IIC & 3CAN 多种通信接口选项

公开使用8

Kinetis V系列KV5x：系列概述

MK器件编号10Ku S/R *实际价格请查阅网站

产品系列引脚数量

封装尺寸(xyz)(mm) 间距(mm) 订购说明

MKV58F1M0VLQ24 $6.69 KV5x 144 LQFP 20 x 20 x 1.6 0.5

MKV58F1M0VLL24 $6.36 KV5x 100 LQFP 14 x 14 x 1.7 0.5

MKV56F1M0VLQ24**

$5.49 KV5x 144 LQFP 20 x 20 x 1.6 0.5

MKV56F1M0VLL24** $4.xx KV5x 100 LQFP 14 x 14 x 1.7 0.5

MKV58F512VLQ24** $6.40 KV5x 144 LQFP 20 x 20 x 1.6 0.5

MKV58F512VLL24** $6.07 KV5x 100 LQFP 14 x 14 x 1.7 0.5

MKV56F512VLQ24** $5.20 KV5x 144 LQFP 20 x 20 x 1.6 0.5

MKV56F512VLL24** $4.xx KV5x 100 LQFP 14 x 14 x 1.7 0.5

TWR-KV58F220M $159.00 KV5x 发布KV5x专用TWR板

HVP-MC3PH $600 NA用于电机控制开发的高电压平台。包括HVP-KV46F150M

HVP-KV58F KV5x用于KV5x的高电压平台控制器卡

TWR-MC-LV3PH $349.00 NA用于TWR系统的电机控制模块

公开使用9

项目启动所需要的都在这里

产品资料

• 数据手册

• 参考手册

• 产品摘要页面

• 说明书

• MK样片充足

参考设计

• 3相无刷直流电机控制

• 3相永磁同步电机（PMSM）控制

• 交流感应电机（ACIM）无传感器控制

• 四旋翼无人机

开发板和系统

• KV5x MCU系列Tower系统模块

− 入门视频和软件

• 高压开发平台

− 快速入门软件

• 低压3相电机控制Tower系统模块

软件开发工具

• Kinetis Design Studio集成开发环境（IDE）

• 嵌入式软件电机控制和功率转换库

• 电机控制开发工具箱

• FreeMASTER运行时调试工具

• Processor Expert软件、微控制器驱动器套件

• Kinetis MCU软件开发工具

公开使用10

Kinetis V系列KV5x：系列概述

器件编号频率（MHz

）封装

Flash/

SRAM 以太网

12位ADC

（5Msps）eFlexPWM

Nano-

Edge支持Flex

定时器CAN

MKV58F1M0VMD24 240MHz 144MAPBGA

1MB/

256KB 是 4x8通道 2x12通道是2x8通道、2x2通道 3

MKV58F1M0VLQ24 240MHz 144LQFP

1MB/


MKV58F1M0VLL24 240MHz 100LQFP

1MB/


MKV56F1M0VMD24 240MHz 144MAPBGA

1MB/

256KB 否 4x8通道 2x12通道是2x8通道、2x2通道 2

MKV56F1M0VLQ24 240MHz 144LQFP

1MB/


MKV56F1M0VLL24 240MHz 100LQFP

1MB/


MKV58F512VMD24* 240MHz 144MAPBGA

512KB/


MKV58F512VLQ24 240MHz 144LQFP

512KB/


MKV58F512VLL24 240MHz 100LQFP

512KB/


MKV56F512VMD24* 240MHz 144MAPBGA

512KB/


MKV56F512VLQ24 240MHz 144LQFP

512KB/


MKV56F512VLL24 240MHz 100LQFP

512KB/


公开使用11

CORTEX-M7

公开使用12

ARM Cortex-M系列概述

M0

M0+

M3

M4

M7

公开使用13

ARM Cortex-M7架构框图

公开使用14

ARM Cortex-M7主要特性

• 带DSP功能的高性能处理器

− 6级超标量流水线

−多数指令支持双加载执行

−强大的DSP指令和SP浮点

• 灵活的存储器系统

−紧密耦合的存储器支持实时确定性

− 64b AXI存储器接口，带I缓存和D缓存

• Cortex-M系列产品

− 100%二进制向前兼容Cortex-M4

• 安全特性

− MPU（选配）

公开使用15

ARM Cortex-M7流水线

公开使用16

ARM Cortex-M7：性能最强的Cortex-M

为电机控制和功率转换应用提供快速计算功能

灵活的存储器系统

超快控制响应

公开使用17

嵌入式微处理器基准（EEMBC）面向ARM Cortex M

公开使用18

ARM Cortex-M7与常见DSP

DSP基本特性

标准化周期，更低=更好

公开使用19

缓存

数据缓存• 四向组关联• 调谐、伪随机替换策略• 支持以双加载方式将指令加入D缓存——比TCM限制更大，但仍然可以较大地提升性能

哈佛布局实现最佳性能可单独配置的尺寸（各0kB–64kB）

需要扩展ARMv7E-M系统架构增加通过存储器映射寄存器进行的缓存维护运算

全面支持下列属性直写，无写分配（WT）回写，无写分配（WBRA）回写，写分配（WBWA）

建议回写，以实现最佳性能

可编程强制WT模式（L1缓存控制寄存器中的FORCEDWT位）

指令缓存• 双向组关联——性能几乎看齐四向，但成本更低• 基本伪随机替换策略

公开使用20

Cortex-M系列可扩展指令集

Coetex-M7兼容M4的绝大多数指令：

整形MAC指令都是单周期

SIMD指令可以按照8位/16位模式打包在一个32位字内

算术运算可以是带符号/无符号，饱和/非饱和

还有一些新的FP指令支持FPV5

公开使用21

KV5X目标应用

公开使用22

Kinetis KV5x MCU：目标应用

• 有传感器BLDC/PMSM

• 高动态控制

• 有传感器ACIM

• 无传感器FOC

• PMSM/BLD

• 高动态控制

• 无传感器ACIM

• 多电机控制

• 太阳能逆变器

• 并网型

• 非并网型

• 开关模式电源

• AC/DC

• DC/DC

• UPS

• 在线

• 离线

• PFC/LLC

数字功率转换电机控制

http://www.msdetta.com/wp-content/uploads/2010/07/10x0726iub23qrfsfv.jpg

http://www.msdetta.com/wp-content/uploads/2010/07/10x0726iub23qrfsfv.jpg

公开使用23

Kinetis KV5x MCU：目标应用

• 3相电机控制要求

− 6个PWM

− 4-7通道ADC，带2个无传感器S&H

− 4通道定时器，用于传感器速率

−数字故障/CMP故障输入

− CPU性能处于50MIPS范围

• 大约每50uS，执行快速控制环路所需时间< 10uS

• 占用空间约12K-16K

• 同时做两个独立电机的控制

• 需要同时满足以上两项的应用

flexPWM6个PWM

12位ADC

12位ADC

速度传感器

4

矢量控制算法。50MiPs

双ADC S&H采样两个同步相位电流

flexPWM6个PWM

12位ADC

12位ADC

速度传感器

4

矢量控制算法。50MiPs

双ADC S&H采样两个同步相位电流

公开使用24

KV5x控制两个独立电机

MC1-ADC-phase A

MC1-ADC-phase B

MC1-ADC-phase C

MC1-ADC phase A2

MC1 - ADC over current

MC

1-P

WM

MC

1-P

WM

MC

1-P

WM

MC

1-P

WM

MC

1-P

WM

MC

1-P

WM

UARTCAN

公开使用25

功率转换需求

• 功率转换的一般要求：

− 1或2 PWM驱动半桥（等效）

− 2个ADC通道，用于同时采集电压电流信号

− ADC采集时间<1uS

− PID控制要求~ 占用50MIPS CPU性能的20%

• 要求多功率级控制，ADC采集时间<500nS

• 四个独立功率级意味着，若全部用于100kHZ控制环路，50MIPS的CPU性能将被占用80%。

• 一般地，其中1或2个控制环路频率为100KHz，其他会低一些频率。

PID控制。50MiPs

2us/10uS

公开使用26

示例：三次转换UPS

（4个独立功率级）

L5

6.8mH

Q7

SCR

Q8

SCR

D5

D6

C129

0.47uF

C128

0.47uFL6

6.8mH

C137

20uF

L1

Filter

+

C14

1500uF

+

C15

1500uF

Q3T

IGBT

2

1

3

Q3B

IGBT

2

1

3

Q4T

IGBT

2

1

3

Q4B

IGBT

2

1

3

Q5

IGBT

2

1

3

Q6

IGBT

2

1

3

D12

D11

D13

BATTERY

12V X 2

+

C16

470uF

Q1

MOSFET

23

1

Q2

MOSFET

23

1

C12

470uF

T1

D7

D9

D8

D10

L1

逆变器

电池组升压器

功率因素校正及整流器

电池组充电器

公开使用27

KV5x用于功率转换

ADC引脚

UART引脚

FlexCAN引脚

RMII ENET引脚

半桥PWM对8组flexPWM， 144引脚封装的芯片中有18对可选

4组PWM，具有nano-edge分辨功能。4组PWM，带防抖功能以提高分辨率。

ADC输入引脚ADC功能共有50个相关引脚

4路HSADC 12位SAR（5MSPS）

4路模拟比较器

公开使用28

KV5x以太网/CAN/UART网关

UART2

UART0

CA

N1

CA

N2

CAN2

CAN0

CAN0

CA

N1

CA

N2

UA

RT

4UART1

UART3

UART5

RM

II以太网

UART2

UART0

UART1

UART3

UART5

UA

RT

4CA

N1

CA

N2

CAN0

RMII以太网

以太网/1588

flexCAN0

flexCAN1

flexCAN2

UART0

UART1

UART2

UART3

UART4

UART5

DSPI0

DSPI1

DSPI2

I2C0

I2C1

多个串行通信接口• 支持1588定时器的以太网（MII和RMII 接口）

• 3x flexCAN

• 6x UART

• 3x DSPI

• 2x I2C

公开使用29

高速ADC（HSADC）

公开使用30

12位SAR型高速ADC

• 每个ADC有：

− 5MSPS转换速率

− 循序扫描8个通道

− 19个输入通道中的8个多路复用

− 支持单端输入或差分输入

− 并行同时采集/扫描HSADCA和HSADCB（8个转换单位时间内进行16次结果转换）。

− 校准和偏差自动调整

− 过零检测（带中断）

− 面向每个通道的高/低结果比较（带中断）。

− 分辨率可编程为12 位 /10 位 /8 位 / 6 位。

− 硬件触发器输入，可以用于启动扫描

− 硬件输出信号指示扫描结束。

• 可在8个转换单位时间内采集多达32个ADC结果。（也就是说得到32个12位ADC结果，仅需1uS @

5MSPS。）

公开使用31

定时器

公开使用32

定时器KV5x 6个定时器，提高多达44 PWM输出• FlexPWMA

• 4个子模块• 2个互补对 + 1x通道• 全局触发• 6通道比较• 4个故障输入• ½/可变周期重载• nano-edge分辨率• FlexPWMB

• 4个子模块• 2个互补对 + 1x通道• 全局触发• 6通道比较• 4个故障输入• ½/可变周期再加载• 抖动可增强分辨率• FTM0/3–每个8通道• 互补配对，带死区时间• 3个故障输入• 触发输入和输出• 死区时间插入• FTM1/2–每个2通道• 输入捕获/输出比较/PWM

• 正交解码功能

• ENC–正交解码/编码定时器• 简化增量速率/位置传感器解码• LPTMR–16位计数器，可选16位预分频器• PIT–4通道32位计数器，带中断

FlexPWMA

4 x 3 PWM

FlexPWMB

4 x 3 PWM

FTM0

8通道PWM

FTM3

8通道PWM

FTM1

2通道PWMFTM2

2通道PWM

ENC

LPTMR

PIT

4通道

144LQFP封装中，44 PWM可通过77引脚提供100LQFP封装中，36 PWM可通过50引脚提供

公开使用33

增强Flex脉冲宽度调制器（eFlexPWM）• 四个独立子模块，带自有时基

− 两个PWM输出和1个辅助PWM输入/输出

• 中央、边沿对齐和异步PWM都可以提供16位分辨率

• 分数延时，用以增强PWM周期和边沿处理的分辨率

• 互补运行或独立运行

• 每个PWM输出的双沿独立控制

• 可以与外部硬件或其他PWM子模块同步

• 双缓冲PWM寄存器

• 整数重载率是1至16，包括半周期重载

每个PWM周期可以设置触发多个输出事件

• 支持PWM输出的双切换（周期和占空比）

• 支持PWM输出的double switch (三相电流重构)

• 故障输入可以指定连接控制多个PWM输出

故障输入的可编程滤除

独立可编程的PWM输出极性

• 独立的上桥/下桥死区时间插入

• 各PWM输出均有单独的软件控制

• 通过FORCE_OUT事件实现软件控制和交换特性

• 未使用的PWM通道可以用于比较/捕获功能

• 增强双边沿捕获功能

公开使用34

eFlexPWM–PWM生成

公开使用35

FTM

• FTM有一个16位计数器

− 可以是自由运行计数器，也可是有初始值和最终值的计数器

− 计数可以为递增或递减方式

− 每个通道均可针对输入捕获、输出比较或边沿对齐进行配置

• PWM模式

− 上升沿/下降沿/双沿输入捕获模式，可为某些通道选择输入滤波器

− 输出比较模式：设置、清零或匹配时反转

− 所有通道均可配置为中央对齐PWM模式

− 可将每对通道组合起来以生成PWM信号（可独立控制PWM信号的两个边沿）

− FTM通道的输出，可以成对相等、成对互补或独立运行

− 每个互补对都可以插入死区时间

− 多达4个故障输入，用于全局故障控制

− 各个通道的极性可配置

− 每个通道/计数器溢出/故障时都生成一个中断

− 同步加载FTM的写缓冲寄存器

− 关键寄存器写保护

− 在零和壹条件下测试输入捕获是否存在阻塞情况

− 用于脉冲和周期宽度测量的双边沿捕获

公开使用36

外设交叉连接模块CROSSBAR

公开使用37

KV5x 外设互连：交叉模块A/B和AOI

• 将外设相互连接起来，减少对CPU的打扰

• 比如，定时器触发器ADC扫描启动

−CMP事件可刷新PWM缓冲寄存器

• 外部引脚输入触发器和输出事件功能（可用于调试/应用开发）

• AOI接受4个XBAR输入，然后对其进行与/或/非运算，再作为触发事件

Input Input XBARA

SoC Signal XBARB Soc Signal XBARA XBARA Output Signal

XBAR_IN0 XBAR_OUT0 DMAMUX18


XB_IN2 XBAR_IN14 XB_IN2 XBAR_IN2 XBAR_OUT2 DMAMUX20


— XB_IN4 XBAR_IN4 XBAR_OUT4 XB_OUT4





— XBARB Output AOI I/P AOI I/O XB_IN9 XBAR_IN9 XBAR_OUT9 XB_OUT9

XB_IN10 XBAR_IN20 XBAR_OUT0 XBARB_OUT0 XB_IN10 XBAR_IN10 XBAR_OUT10 XB_OUT10


CMP0_OUT XBAR_IN0 XBAR_OUT2 XBARB_OUT2 AND_OR_INVERT_0 CMP0_OUT XBAR_IN12 XBAR_OUT12 ADCA_TRIG

CMP1_OUT XBAR_IN1 XBAR_OUT3 XBARB_OUT3 CMP1_OUT XBAR_IN13 XBAR_OUT13 ADCB_TRIG

CMP2_OUT XBAR_IN2 CMP2_OUT XBAR_IN14 XBAR_OUT14

CMP3_OUT XBAR_IN3 XBAR_OUT4 XBARB_OUT4 CMP3_OUT XBAR_IN15 XBAR_OUT15 DAC_12B_SYNC

FTM0_CH_allTRIG XBAR_IN4 XBAR_OUT5 XBARB_OUT5 AND_OR_INVERT_1 FTM0_CH_allTRIG XBAR_IN16 XBAR_OUT16 CMP0

FTM0_INIT XBAR_IN5 XBAR_OUT6 XBARB_OUT6 FTM0_INIT XBAR_IN17 XBAR_OUT17 CMP1

FTM3_CH_allTRIG XBAR_IN6 XBAR_OUT7 XBARB_OUT7 FTM3_CH_allTRIG XBAR_IN18 XBAR_OUT18 CMP2

FTM3_INIT XBAR_IN7 FTM3_INIT XBAR_IN19 XBAR_OUT19 CMP3

PWMA0_TRG0 XBAR_IN8 XBAR_OUT8 XBARB_OUT8 PWMA0_TRG0 XBAR_IN20 XBAR_OUT20 PWMA0_EXTA/PWMB0_EXTA

PWMA0_TRG1 XBAR_OUT9 XBARB_OUT9 PWMA0_TRG1 XBAR_IN21 XBAR_OUT21 PWMA1_EXTA/PWMB1_EXTA

PWMA1_TRG0 XBAR_IN9 XBAR_OUT10 XBARB_OUT10 AND_OR_INVERT_2 PWMA1_TRG0 XBAR_IN22 XBAR_OUT22 PWMA2_EXTA/PWMB2_EXTA


PWMA2_TRG0 XBAR_IN10 PWMA2_TRG0 XBAR_IN24 XBAR_OUT24 PWMA0_EXT_SYNC

PWMA2_TRG1 XBAR_OUT12 XBARB_OUT12 PWMA2_TRG1 XBAR_IN25 XBAR_OUT25 PWMA1_EXT_SYNC

PWMA3_TRG0 XBAR_IN11 XBAR_OUT13 XBARB_OUT13 AND_OR_INVERT_3 PWMA3_TRG0 XBAR_IN26 XBAR_OUT26 PWMA2_EXT_SYNC


PDB0_CH1_OUT XBAR_IN34 XBAR_OUT15 XBARB_OUT15 PDB0_CH1_OUT XBAR_IN28 XBAR_OUT28 PWMA_EXT_CLK /PWMB_EXT_CLK

PDB0_CH0_OUT XBAR_IN12 PDB0_CH0_OUT XBAR_IN29 XBAR_OUT29 PWMA_FAULT0



ADCC Scan complete XBAR_IN36 ADCC Scan complete XBAR_IN32 XBAR_OUT32 PWMA_FAULT3

ADCA Scan complete XBAR_IN13 ADCA Scan complete XBAR_IN33 XBAR_OUT33 PWMA_FORCE

ADCD Scan complete XBAR_IN37 ADCD Scan complete XBAR_IN34 XBAR_OUT34 FTM0_TRIG2

ADCB Scan complete XBAR_IN27 ADCB Scan complete XBAR_IN35 XBAR_OUT35 FTM1_TRIG2

FTM1_allTRIG XBAR_IN16 FTM1_allTRIG XBAR_IN36 XBAR_OUT36 FTM2_TRIG2

FTM1_INIT XBAR_IN17 FTM1_INIT XBAR_IN37 XBAR_OUT37 FTM3_TRIG2

DMA ch0 XBAR_IN18 DMA ch0 XBAR_IN38 XBAR_OUT38 PDB0_IN_CH1100

DMA ch1 XBAR_IN19 DMA ch1 XBAR_IN39 XBAR_OUT39 ADC0 HDWT

XBAR_OUT40

XBAR_OUT41 PDB1_IN_CH110

DMA ch6 done XBAR_IN22 DMA ch6 done XBAR_IN40 XBAR_OUT42 ADCC_TRIG

XBAR_OUT43 ADCD_TRIG

XBAR_OUT44 QD_PHA

XBAR_OUT45 QD_PHB

DMA ch7 done XBAR_IN23 DMA ch7 done XBAR_IN41 XBAR_OUT46 QD_INDEX

XBAR_OUT47 QD_HOME

XBAR_OUT48 QD_CAP

XBAR_OUT49 FTM0_FAULT3

PIT ch0 done XBAR_IN24 PIT ch0 done XBAR_IN42 XBAR_OUT50 FTM1_FAULT1



XBAR_OUT53 PWMB0_EXT_SYNC


ADC0_COCO XBAR_IN38 ADC0_COCO XBAR_IN44 XBAR_OUT55 PWMB2_EXT_SYNC

— QD_CMP (pos_match) Quadrature Encoder compare XBAR_IN45 XBAR_OUT56 PWMB3_EXT_SYNC

— AND_OR_INVERT_0Output 0 XBAR_IN46 XBAR_OUT57 PWMB_FORCE

— AND_OR_INVERT_1Output 1 XBAR_IN47 XBAR_OUT58 EWM_IN

— AND_OR_INVERT_2Output 2 XBAR_IN48


PIT ch2 done XBAR_IN50


PWMB0_TRG0/1 XBAR_IN28 PWMB0_TRG0/1 XBAR_IN52




FTM2_allTRG XBAR_IN32 FTM2_allTRG XBAR_IN56

FTM2_INIT XBAR_IN33 FTM2_INIT XBAR_IN57

XB

AR

B

XB

AR

A

AOI

公开使用38

KV5x –双电机控制中用eFlexPWM触发ADC采集

Input Input XBARA










































XBAR_OUT40




XBAR_OUT44 QD_PHA

XBAR_OUT45 QD_PHB


XBAR_OUT47 QD_HOME

XBAR_OUT48 QD_CAP





















XB

AR

B

XB

AR

A

AOI

flexPWM0TRG

HSADC0A

HSADC0B

flexPWM1

HSADC1A

HSADC1B

公开使用39

KV5x –用eFlexPWM触发ADC采集以进行4 HB功率转换

Input Input XBARA










































XBAR_OUT40




XBAR_OUT44 QD_PHA

XBAR_OUT45 QD_PHB


XBAR_OUT47 QD_HOME

XBAR_OUT48 QD_CAP





















XB

AR

B

XB

AR

A

AOI

flexPWM0TRG

HSADC0A

HSADC0B

flexPWM1

HSADC1A

HSADC1B

公开使用40

KV5x–用CMP来触发flexPWM更新

Input Input XBARA










































XBAR_OUT40




XBAR_OUT44 QD_PHA

XBAR_OUT45 QD_PHB


XBAR_OUT47 QD_HOME

XBAR_OUT48 QD_CAP





















XB

AR

B

XB

AR

A

AOI

flexPWM0TRG

HSADC0A

HSADC0B

flexPWM1

HSADC1A

HSADC1B

CMP0

CMP1

公开使用41

KV5x–用FTM1来触发外部电路事件

Input Input XBARA










































XBAR_OUT40




XBAR_OUT44 QD_PHA

XBAR_OUT45 QD_PHB


XBAR_OUT47 QD_HOME

XBAR_OUT48 QD_CAP





















XB

AR

B

XB

AR

A

AOI

flexPWM0TRG

HSADC0A

HSADC0B

flexPWM1

HSADC1A

HSADC1B

CMP0

CMP1

引脚

ADC0

FTM1

引脚

公开使用42

连接与安全

公开使用43

物联网安全与完整性

• 非对称模块/流加密（验证/不可否认性）

− RSA、Diffie-Hellman

• 对称模块/流加密（提供隐私性）

− AES、DES、3DES

• 哈希加密（完整性）

− MD5、SHA-1、SHA-256

• 存储器完整性

• TRNG–随机数生成器形成多个熵源。

• MMCAU–存储器映射加密加速单元–AES、DES、3DES

• MMCAU-MD5、SHA-1、SHA-256

• CRC-16/32位CRC生成器

NXP

优化软件库（CAUAPI）

TLS

SSLIPsec/VPNSSH

SFTP HTTPS

SNMP v3DTLS

安全互联网数据协议

公开使用44

KV5x物联网安全支持

UART2

UART0

CA

N1

CA

N2

CAN2

CAN0

CAN0

CA

N1

CA

N2

UA

RT

4UART1

UART3

UART5

RM

II以太网

UART2

UART0

UART1

UART3

UART5

UA

RT

4

CA

N1

CA

N2

CAN0

RMII以太网

CRC

TRNG

MMCAU

• TRNG–随机数生成器形成多个熵值源。

• MMCAU–存储器映射加密加速单元–AES、DES、3DES MD5、SHA-1、SHA-256

• CAUAPI–NXP的CAU API提供优化汇编，用

于驱动CAU和对称加密算法。

• CRC-16/32位CRC生成器

公开使用45

加密算法的类型

• 非对称模块/流加密（验证/不可否认性公共/私有密钥生成）

− RSA、Diffie-Hellman

• 对称模块/流加密（提供隐私性）

− AES、DES、3DES

• 哈希加密（完整性）

− MD5、SHA-1、SHA-256

• 需要较大的种子数以确保可靠性。用于建立可信连接。

• 种子数越少，可靠性越高。用于安全数据共享。硬件加速增加数据吞吐量。

公开使用46

MMCAU特性

• 协处理器与ARM内核，通过私有外设总线（PPB）相连

• 支持通过硬件实现特别运算，以提高基于软件的安全加密/解密运算和消息摘要功能的吞吐量

• 支持DES、3DES、AES、MD5、SHA-1、SHA-256加速

• NXP提供带有相应软件构建模块的优化库，用于实现更高安全水平的功能

另外在网站上提供该库的API用户指南（CAUAPIUG）

公开使用47

MMCAU的绝对性能：越大越好

0

10

20

30

40

50

60

70

3des aes128 md5 sha1 sha256

Mb

ps

安全功能

以100 MHz内核实现的Mbps性能

CM4+MMCAU, OptAssyLib CM4+MMCAU, C_Lib CM4, no MMCAU

公开使用48

TRNGA特性

• 以频率未知的环形振荡器对移位寄存器计时，由此生成32位随机数。

• 包括一个熵值寄存器，允许将额外的熵值插入RNGA输出中。

• 目前并无加密证据表明，这是一种安全的随机数据生成方法。因此，强烈建议将该模块生成的随机数据用作经NIST批准（基于DES或SHA-1）的伪随机数生成器的输入，其定义见《NIST FIPS

186-2号出版物附录三》和《NIST FIPS SP 800-

90号出版物》。

公开使用49

结论

• Kinetis V系列 –V系列路线图和KV5x定位。

• CM7架构详情 –更高的CoreMark得分，支持TCM和缓存，与其他CORTEX M系列的区别。

• KV5x MCU特性 –NXP基于CM7的首个MCU（V系列扩展）的主要功能。

• KV5x目标应用 –双电机控制，多级功率转换，工业串行通信网关。

• 高速SAR ADC功能 –扫描和并行采集多个ADC，32次ADC转换为1uS。

• 高级定时器 –flexPWM、FlexTimer、ENC模块和nano-edge模块的主要特性。

• 外设交叉互连 –灵活的互连系统，可节省CPU带宽。

• 连接与安全特性 –以太网（支持1588）、CAN2.0B、UART、SPI和I2C、MMCAU及TRNG。

公开使用51

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