探索 K32W148-EVK 評估板：低功耗無線設(shè)計的理想之選

在當(dāng)今的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，低功耗、高安全性的無線微控制器（MCU）需求日益增長。NXP 的 K32W148-EVK 評估板，作為 K32W148 MCU 的評估和開發(fā)平臺，為工程師們提供了一個高度可配置、低成本且易于使用的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款評估板的特點和功能。

文件下載：NXP Semiconductors K32W148-EVK 評估套件.pdf

一、K32W148-EVK 概述

K32W148-EVK 板是為 NXP K32W148 MCU 設(shè)計的評估和開發(fā)平臺。K32W148 是一款低功耗、高安全性的單芯片無線 MCU，支持 Arm Cortex - M33 核心。評估板提供了一個易于使用的用戶界面，具備虛擬串口和標(biāo)準(zhǔn)的編程及運行控制功能。

K32W148 MCU 集成了 96 MHz 的 Arm Cortex - M33 CPU，以及工作在 2.4 GHz 頻段的無線電收發(fā)器，支持藍(lán)牙低功耗（LE）5.3 的 GFSK 調(diào)制和 IEEE 802.15.4 的 OQPSK 調(diào)制。它還擁有藍(lán)牙 LE 控制器堆棧、IEEE 802.15.4 數(shù)據(jù)包處理器、收發(fā)器驅(qū)動程序、高達(dá) 1 MB 的閃存、高達(dá) 128 KB 的 SRAM 以及優(yōu)化的外設(shè)，以滿足目標(biāo)應(yīng)用的需求。此外，K32W148 MCU 支持多協(xié)議用例，適用于 Matter、Thread、Zigbee 和藍(lán)牙 LE 等物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)應(yīng)用。

評估板本身提供了 RF 電路（包括天線）、16 Mbit QSPI NOR 閃存、加速度計和 32 MHz 晶體。它與 Arduino UNO R3 和 Mikroe click 板兼容，是一個獨立的 PCB，支持使用 NXP 的 GFSK 和 OQPSK 庫進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。同時，它可以與多種開發(fā)工具配合使用，如 NXP MCUXpresso IDE 和 IAR Embedded Workbench，并且是無鉛且符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)的。

二、關(guān)鍵特性詳解

1. 通信接口

• LPUART 接口：目標(biāo) MCU 有兩個 LPUART 模塊（LPUART0 和 LPUART1）。LPUART0 可連接到 mikroBUS 或 Arduino 插座，用于外部 UART 連接；LPUART1 支持 USB - to - UART 橋接，用于將 MCU - Link 連接到目標(biāo) MCU。默認(rèn)情況下，MCU - Link 連接到 LPUART1 控制器，可通過改變跳線 JP16 和 JP17 的設(shè)置將其連接到 LPUART0 控制器。
• LPSPI 接口：僅支持 LPSPI1 模塊，具有四個外設(shè)芯片選擇（PCS0 - PCS3）。PCS0 連接到 16 Mbit QSPI NOR 閃存，支持 OTA 編程；PCS1 連接到 Ranger 4 插座；PCS2 連接到 Arduino 插座；PCS3 支持 USB - to - SPI 橋接，用于將 MCU - Link 連接到目標(biāo) MCU。默認(rèn)情況下，USB - to - SPI 橋接是禁用的，可通過打開跳線 JP34 來啟用。
• LPI2C 接口：僅支持 LPI2C1 模塊，連接到 MCU - Link、電源管理集成電路（PMIC）、加速度計、mikroBUS 插座和 Arduino 插座。通過 USB - to - I2C 橋接，可用于從 MCU - Link 調(diào)試目標(biāo) MCU，跳線 JP30 可用于啟用/禁用該橋接。

2. RF 接口

目標(biāo) MCU 集成了高性能無線電收發(fā)器，支持藍(lán)牙 LE 5.3 和 IEEE 802.15.4。評估板提供了一個小尺寸、低成本的 RF 接口，具有 PCB 集成的倒 F 天線（默認(rèn)啟用）和 SMA 連接器。可通過移動 15 pF 電容從 C3 到 C4 來禁用倒 F 天線并啟用 SMA 連接器。RF 輸出功率可編程，范圍為 - 30 dBm 到 + 10 dBm。

3. 加速度計

評估板配備了一個 3 軸、12 位的緊湊型數(shù)字加速度計 U12（NXP FXLS8964AF），支持 ±2g / ±4g / ±8g / ±16g 加速度，具有可選的 I2C 接口。它適用于需要超低功耗運動喚醒的應(yīng)用，并且經(jīng)過 AEC - Q100 認(rèn)證，溫度范圍為 - 40 ℃ 到 + 105 ℃，非常適合汽車和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的“運動傳感”應(yīng)用。跳線 JP43 可用于配置加速度計的 I2C 地址。

4. 擴展接口

• mikroBUS 插座：由兩個 1x8 位置的插座組成，支持各種附加板（click 板），可輕松為板設(shè)計添加新功能。
• Arduino 插座：具有四個連接器（1x8、1x10、1x8 和 1x6 位置的插座），與 Arduino Uno 修訂版 3（R3）板引腳兼容。
• Ranger 4 UWB 插座：由兩個連接器（2x10 和 2x8 位置的插座）組成，與 Ranger 4 UWB 板引腳兼容。

三、電源管理

1. 電源供應(yīng)方式

K32W148 - EVK 板可以通過以下方式供電：

• 外部電池（CR2032/CR2450 紐扣電池）
• USB 微 - B 連接器（J14），提供 5 V 電源
• 外部直流電源（未在板上填充的 J8 連接器）

2. 電源模式

評估板支持四種電源模式：DC - DC Buck 模式（默認(rèn)）、DC - DC Bypass 模式、PMIC 模式和 Smart Power Switch 模式。切換電源模式需要重新配置一些跳線，并可能需要在 PCB 底部切割走線。例如，從 DC - DC Buck 模式切換到 DC - DC Bypass 模式，需要將跳線 JP10 的設(shè)置從 5 - 6 短接改為 3 - 4 短接。

3. DC - DC 電感

評估板使用 1 μH 的 DC - DC 電感 L1（TDK MLZ2012A1R0WTD25），在 DC - DC Buck 模式下啟用。選擇合適的 DC - DC 電感時，應(yīng)關(guān)注電感值（1 μH 或 1.5 μH）、等效串聯(lián)電阻（ESR < 0.3 Ω）、飽和電流（Isat > 300 mA）和自諧振頻率（> 50 MHz）等規(guī)格。

四、MCU - Link OB 調(diào)試探針

1. 概述

MCU - Link 是由 NXP 和 Embedded Artists 聯(lián)合開發(fā)的調(diào)試探針架構(gòu)，基于 LPC55S69 MCU（Arm Cortex - M33 核心）。K32W148 - EVK 板使用 MCU - Link OB 調(diào)試探針，它也有獨立的基礎(chǔ)型號和全功能型號可供選擇。默認(rèn)情況下，K32W148 - EVK 的 MCU - Link 調(diào)試探針編程有基于 NXP CMSIS - DAP 協(xié)議的固件，也支持自定義的 J - Link Lite 固件。

2. 固件更新

要更新 MCU - Link 固件，需將 MCU - Link 切換到 ISP 模式（USB1），方法是短接跳線 JP20。然后通過 USB 微 - B 電纜將板上的 J14 連接器連接到主機計算機，使用“Readme.txt”文件中的說明將固件編程到 MCU - Link 內(nèi)部閃存中。更新完成后，根據(jù)編程的固件類型，板上的 LED 會有不同的顯示狀態(tài)。

3. 調(diào)試功能

• 支持的調(diào)試場景：支持使用 MCU - Link 作為目標(biāo) MCU 的調(diào)試器，也支持使用外部調(diào)試器調(diào)試目標(biāo) MCU，還可以使用 MCU - Link 調(diào)試外部目標(biāo) MCU。
• 通信橋接：支持通過 USB - to - UART 橋接（VCOM 功能）和 USB - to - SPI 或 USB - to - I2C 橋接（USBSIO 功能）連接到目標(biāo) MCU。這些功能可以通過跳線進(jìn)行啟用或禁用。
• 功耗測量：評估板包含用于測量目標(biāo) MCU 電壓、電流和功率/能量消耗的電路，可使用 MCUXpresso IDE 11.5.1 或更高版本進(jìn)行分析和顯示。測量時，需根據(jù)不同的電源供應(yīng)調(diào)整跳線設(shè)置。

五、總結(jié)與展望

K32W148 - EVK 評估板為工程師們提供了一個全面的平臺，用于開發(fā)基于 K32W148 MCU 的物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)應(yīng)用。其豐富的接口、靈活的電源管理和強大的調(diào)試功能，使得開發(fā)過程更加高效和便捷。在實際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體需求，合理配置跳線和選擇合適的固件，以充分發(fā)揮評估板的性能。

隨著物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè) 4.0 的不斷發(fā)展，低功耗、高安全性的無線通信需求將持續(xù)增長。K32W148 - EVK 評估板憑借其多協(xié)議支持和良好的擴展性，有望在智能家居、工業(yè)監(jiān)控、智能交通等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。同時，NXP 不斷更新和完善相關(guān)的開發(fā)工具和固件，也為開發(fā)者們提供了更多的可能性。

你在使用 K32W148 - EVK 評估板過程中遇到過哪些問題？或者你對它的未來發(fā)展有什么期待？歡迎在評論區(qū)分享你的想法和經(jīng)驗。