零基础入门MCX A通用MCU开发

恩智浦正式发布MCX A14x和A15x系列“通用”微控制器。MCX A隶属于MCX产品组合，基于Arm Cortex-M33内核平台。MCX的理念是将主流恩智浦器件的卓越特色与创新功能结合起来，打造下一代智能边缘设备。

可扩展性是MCX产品组合的一个重要优势。MCX A系列在该产品组合中发挥着重要作用，是各类应用的基础。它面向多个市场的广泛应用，包括：

工业通信

智能计量

自动化与控制

传感器

低功耗/电池供电设备

MCX A14x的工作频率为48MHz，MCX A15x的工作频率为96MHz。器件的封装选项包括32引脚QFN、48引脚QFN和64引脚LQFP。MCX A器件的所有封装类型在IO和引脚方面都兼容，能够轻松进行迁移和升级。外设也是通用的，简化了软件开发工作。多达8个引脚能够提供20mA大电流驱动，其中一些引脚可以耐受5V的电压。

使用MCX A以及全新FRDM平台下的FRDM-MCXA153的开发板开始开发

MCX A14/A15系列结构框图

MCX A使用了一种无电容LDO电源子系统，它可以在1.7V到3.6V的范围内工作。MCX A电源架构的一个重要特性是其卓越的能效：

在内部闪存运行Coremark的工作模式下为59μA/MHz (3V@25°C)。

深度睡眠时为6.5uA，唤醒时间为10μs，SRAM完全保留，3V@25°C

深度断电模式下＜400nA，唤醒时间为2.78ms

具有卓越IO的通用外设

MCX A等通用器件包含您想要的所有外设。UART、SPI、I2C及若干定时器子系统是传统应用的基础。然而，MCX A也包含一些使其与众不同的附加组件。

MIPI I3C：全新I2C

恩智浦一直积极地在其微控制器系列中实现MIPI I3C总线。I3C由MIPI联盟开发，目的是为更高速的双线应用提供I2C升级。I3C可以替代SPI，同时在PCB上的设备之间保持简单的双线接口。

恩智浦的通用MCU、i.MX RT跨界MCU和高端i.MX应用处理器均支持MIPI I3C。

恩智浦支持I3C

低引脚数MCX A器件中的I3C外设为新应用开辟了可能性，如I3C协议桥接和具有高速双线接口的智能外设。

全速USB设备控制器和灵活的Boot ROM

MCX A器件集成了一个带PHY的全速USB设备控制器。增加USB能够进一步提高MCX A的通用性，实现与PC和其他智能设备的连接。MCX A中USB子系统的一个显著特点是通过boot ROM进行系统内编程 (ISP)。产品可以通过USB接口进行现场更新。

MCX A boot ROM内置了ISP功能。固件更新失败将成为过去式。boot ROM确保有一个后备编程选项，无论闪存中存储了什么内容，该选项都能正常运行。

需要注意的是，ISP功能可通过UART、I2C和SPI接口使用。我们通过MCUXpresso SEC工具简化boot ROM功能的使用，允许用户使用直观的图形界面开发自己的生产编程和现场更新工作流程，并能够输出用于脚本编写的命令行操作。我们的开源安全配置SDK (SPSDK) 使高级用户能够根据需要进一步自定义命令行操作。

用于工业传感和控制的耐用存储子系统

MCX A内存架构有两个显著的特性。

一个是低功耗缓存控制器 (LPCAC)。LPCAC是一个小但高效的4KB缓存控制器，连接到Arm Cortex-M33代码总线。使用LPCAC能够以低延迟获得数据和指令。其他外设 (如DMA) 的总线可用性得到了改善，因为处理器性能不再与系统内存性能挂钩。

该特性对于为传感和控制应用实现卓越的IO和处理性能至关重要。如果不需要缓存机制，则4KB LPCAC存储器可重新用作指令存储器。关键代码和中断矢量可以放置在该区域中，用于紧凑的定时和控制循环。

MCX A上的部分RAM具有ECC功能，可与错误报告模块 (ERM) 一起用于需要更高可靠性的应用。

电机控制和模拟子系统

MCX A包含一个高速4MSPS ADC以及具有8位参考DAC的高速比较器。模拟子系统可以与包括FlexPWM外设的电机控制子系统耦合。

高级模拟外设和电机控制子系统的有机结合，使得MCX A适用于以下应用：

无刷直流电机、永磁同步电机和磁场定向控制

精密伺服系统和定位

分布式电池管理系统 (BMS)

MCUXpresso Developer Experience支持

我们努力让开发人员能够自由选择如何开发软件。MCX A的核心是MCUXpresso Developer Experience。MCUXpresso软件和工具套件提供核心软件开发工具包(SDK)、集成开发环境 (IDE) 和配置工具。

MCX A的SDK包含低层级外设驱动程序、配置实用程序和中间件，如USB设备协议栈。

SDK具有较高的灵活性，可以与多种IDE一起使用，包括：

MCUXpresso for Visual Studio Code (VS Code)：VS Code扩展，可以实现快速、灵活的开发

MCUXpresso IDE：基于Eclipse的自定义IDE，简单易用

IAR Embedded Workbench：安全认证、高度优化的C/C++编译器和开发环境

Arm Keil MDK：具有广泛中间件的高性能Arm编译器

MCX A非常适合裸机应用，但同样支持RTOS。MCX A的SDK中提供FreeRTOS示例。2024年晚些时候也将实现对Zephyr RTOS的卓越支持。

SDK中提供的FreeRTOS示例

MCX A USB中间件支持

USB可能比较复杂，但我们提供了所有常见用例的示例。MCUXpresso IDE还包含用于生成自定义USB设备代码的复杂配置工具。该工具使开发人员能够快速构建USB设备，同时管理所有样板初始化代码和描述符。

MCX A MCUXpresso SDK

要获得最新的SDK包，请访问在线MCUXpresso SDK builder。

MCX的MCUXpresso SDK BUILDER

SDK也可以直接从MCUXpresso IDE中或MCUXpresso for VS Code中获取。除了为特定设备生成独立的SDK外，开发人员还可以直接从恩智浦的GitHub库获得相应版本。

MCUXpresso SDK是开源的

我们支持您自由地以您喜欢的工作流程进行开发。

支持现代化CI/CD开发工作流程

更多的嵌入式项目需要连续集成和连续部署工作流程。基于IDE的项目在微控制器开发中比较常见，但MCX A工具也支持命令行构建，以便在“开箱即用”的CI/CD工作流程中使用。SDK内部有CMake脚本，可以与您喜欢的构建工具（如Make）或快速的Ninja构建系统一起使用。

MCX A的SDK支持CI/CD和命令行构建工具

SDK中有卓越的CMakeLists.txt脚本及shell脚本，用于演示如何启动构建。需要指出的是，VS Code插件在幕后使用此框架，通过快速Ninja构建系统编译代码。用户可以在各种IDE、开源GitHub交付选项和专业CI/CD工作流程框架之间进行选择，执行软件开发。

使用FRDM-MCXA153快速进行原型制作

随着MCX A系列的发布，我们还将带来增强的FRDM开发平台。

FRDM-MCXA153开发板

FRDM平台多年来深受开发人员的青睐。它提供了通过Arduino兼容的引脚接头轻松访问IO的功能。提供了额外的引脚行，用于完全访问MCX A外设。包含用于mikro的插槽，还包含用于总线以及Digilent PMOD的插槽。扩展板中心 (EBH) 提供兼容的扩展板和Shield板。

恩智浦的扩展板中心

您可以找到有助于开发的板和软件示例。

如果您找不到满足您需求的扩展板，我们可以帮助您进行构建。恩智浦MCX技术论坛上提供MCX A FRDM shield扩展板模板。该模板让工程师能够快速构建自己的Shield扩展板，以支持他们的自定义用例。

MCX A FRDM shield扩展板模板

另一个与SDK和扩展板中心相配合的开发资源是应用代码中心 (ACH) 。ACH存储库中有高级软件示例、代码片段和演示。这些示例与SDK配对，可以直接从恩智浦的IDE或通过ACH Web界面进行访问。

MCX在2024年的扩展

MCX A是MCX产品组合的重要组成部分，面向电机控制、传感和相关工业应用，同时具有MIPI I3C等独特的外设。MCX A14x和A15x只是开始。MCX A系列将在2024年及以后进行扩展，包括包含更多闪存、RAM和在封装中保留引脚兼容性的新系列和型号。

本文作者

Eli Hughes是恩智浦半导体专业支持工程师，为客户提供恩智浦微控制器和应用处理器系列硬件设计和固件方面的支持。除了支持工作，他还创作了一些技术内容，展示了恩智浦产品在实际真实场景中的应用。他借鉴了自己在宾夕法尼亚州立大学应用研究实验室的过往经验，在那里他参与了嵌入式系统、传感器、机器人、水下航行器和空间科学等领域的研究和开发。他也曾在宾夕法尼亚州立大学的电气工程系教授过微控制器、FPGA和电路理论等课程。在业余时间，Eli喜欢弹吉他和玩木工。

审核编辑：黄飞