FRDM-MCXE31B开发板：设计与评估的理想之选

在电子工程师的日常工作中，选择一款合适的开发板对于项目的成功至关重要。今天，我们就来详细探讨一下NXP推出的FRDM-MCXE31B开发板，它是基于NXP MCXE31B微控制器（MCU）的设计和评估平台，具备丰富的功能和特性，能满足多种应用场景的需求。

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一、开发板概述

1.1 核心MCU

FRDM-MCXE31B开发板采用了NXP MCXE31B MCU，这是一款基于Arm Cortex - M7核心的32位通用微控制器。它具有卓越的性能、大容量的存储器以及高度可扩展的外设，能提供高达160 MHz的CPU性能，支持DSP和FPU，拥有高达4 MB的Flash和512 KB的SRAM，足以应对各种复杂的应用。

1.2 开发板特性

• 电源供应：支持多种电源输入方式，如通过MCU - Link USB2.0 Type - C连接器、Arduino Shield兼容头输入5V电源，同时板载LDO提供3.3V电源。通过跳线和电阻配置，可灵活选择不同的电源供应方案。
• 时钟系统：配备多个晶体振荡器，提供16 MHz系统参考时钟、50 MHz以太网PHY时钟输入、16 MHz的MCU - Link时钟输入以及32.768 kHz实时时钟（RTC），为系统的稳定运行提供了精确的时钟基准。
• 闪存内存：搭载了Winbond W25Q64JVSSIQ - 64 Mbit QSPI闪存内存，为程序存储和数据保存提供了充足的空间。
• 以太网接口：支持10/100 Mbit/s（RMII）以太网通信，通过以太网控制器（ENETO）连接到RJ45连接器，方便实现网络通信功能。
• I/O接口：提供与Arduino盾牌、Mikroe点击板和Pmod模块兼容的I/O接口，大大扩展了开发板的功能扩展性。
• FlexCAN接口：具备三个高速CAN收发器，可通过2x2 - 针头与外部CAN总线连接，适用于汽车电子、工业控制等领域的CAN通信应用。
• 调试功能：板载基于NXP LPC55S16的MCU - Link OB调试探针，支持SWD调试和VCOM串口通信，还可通过10 - 针Arm JTAG/SWD连接器连接外部调试探针。

1.3 套件内容

FRDM-MCXE31B硬件套件包含了开发板硬件组件、1米长的USB 2.0 Type - A到Type - C电缆以及快速入门指南，方便用户快速上手。

1.4 外观与接口

开发板提供了丰富的接口，包括各种类型的引脚头和连接器，如Arduino兼容的VO头、mikroBUS插座连接器、Pmod连接器等，满足不同外设的连接需求。同时，还设计了多个跳线，用于配置不同的功能和模式，如MCU - Link的ISP模式、VCOM端口禁用、SWD禁用等。

1.5 按键与LED

开发板上配备了三个按键，分别为复位按钮、唤醒按钮和用户按钮，方便用户进行系统操作和交互。同时，还提供了多个LED，用于指示系统状态，如MCU电源指示灯、复位指示灯和RGB LED，RGB LED可通过用户应用程序进行控制。

二、功能描述

2.1 电源供应

开发板可通过多种方式供电，如MCU - Link USB2.0 Type - C连接器、Arduino Shield兼容头或5V稳压器。MCXE31B MCU的供电电压范围为2.7V - 5.5V，可通过跳线选择3.3V或5V供电。而MCU - Link调试器MCU LPC55S16JEV59始终由3.3V供电。

2.2 时钟系统

开发板的时钟系统由多个晶体振荡器组成，为不同的模块提供精确的时钟信号。例如，16 MHz的系统参考时钟为MCU提供稳定的工作频率，50 MHz的以太网PHY时钟输入确保了以太网通信的稳定性。

2.3 以太网接口

开发板支持RMII配置的以太网通信，通过以太网控制器连接到RJ45连接器。板上的以太网PHY采用了Microchip Technology LAN8741 A - EN，支持10/100 Mbit/s的通信速率，符合IEEE802.3/802.3u等标准。

2.4 FlexCAN接口

MCXE31B MCU的CAN0、CAN1和CAN2模块通过高速CAN收发器（NXP TJA1057GTK/3Z）连接到外部CAN总线，可实现高速、可靠的CAN通信。用户可通过2x2 - 针头与外部CAN设备进行连接。

2.5 加速度计传感器

开发板集成了NXP FXLS8974CFR3 3轴紧凑型数字加速度计传感器，适用于汽车远程无钥匙进入等超低功耗运动唤醒应用。该传感器支持多种全量程测量范围（±2/4/8/16 g），提供12位加速度数据和8位温度传感器数据，支持I2C和SPI接口。

2.6 磁性开关

板上的NXP NMH1000霍尔效应磁场开关对垂直磁场敏感，具有低电压、低电流、低输出数据率和小尺寸的特点。它支持阈值选择、采样率选择和模式选择等功能，可通过I2C接口进行配置。

2.7 闪存内存接口

MCXE31B MCU的QuadSPI控制器可连接板载的QSPI闪存内存（Winbond W25Q64JVSSIQ），为程序存储和数据读写提供了便捷的方式。需要注意的是，当MCXE31B由5V电源供电时，不能连接该闪存。

2.8 Arduino兼容I/O头

开发板提供了与Arduino Uno兼容的I/O头，支持多种Arduino和FRDM生态系统的盾牌模块，如传感器模块、NFC模块、USB Type C模块和电机控制模块等，方便用户快速搭建应用原型。

2.9 mikroBUS头

mikroBUS插座为开发板提供了一种简洁的硬件扩展方式，通过一对1x8 - 位置插座（J5和J6），可连接各种mikroBUS点击板，实现多种功能的扩展。

2.10 Pmod头

开发板支持Digilent Pmod模块，通过Pmod连接器J7可连接各种Pmod扩展板，进一步扩展开发板的输入输出接口和功能。

2.11 IO扩展头

IO扩展头J8和J9引出了172 - 引脚封装中的引脚信号，还暴露了一些板上的跟踪信号，并包含FlexIO接口，可用于连接LCD和相机等外设。

三、MCU - Link OB调试探针

3.1 支持的功能

MCU - Link是NXP和Embedded Artists联合开发的调试探针架构，基于NXP LPC55S16 MCU。FRDM-MCXE31B开发板上的MCU - Link OB支持多种调试功能，如串行线调试（SWD）/串行线调试跟踪输出（SWO）、虚拟通信（VCOM）串口、USB串行输入输出（USBSIO）端口以及外部调试探针支持。

3.2 调试场景

开发板支持两种调试场景：使用MCU - Link进行调试和使用外部调试器进行调试。用户可根据实际需求通过跳线配置相应的调试模式。

3.3 固件更新

MCU - Link OB的固件可通过LinkServer实用程序进行更新。如果固件版本为3.155或更高，可使用LinkServer安装程序版本24.12.15或更高版本进行自动固件更新；否则，需要手动运行MCU - Link固件更新实用程序。

3.4 与开发工具的配合使用

MCU - Link OB可与多种开发工具配合使用，如MCUXpresso IDE、MCUXpresso for Visual Studio Code以及第三方IDE（如IAR Embedded Workbench和Arm Keil MDK）。在使用时，建议使用最新的MCU - Link固件以获得最佳的功能体验。

3.5 USB接口与功能

开发板通过USB Type - C连接器J13连接到主机计算机，不仅可实现调试功能，还可为开发板提供5V电源。同时，MCU - Link支持VCOM串口和USBSIO端口功能，分别实现USB到UART和USB到I2C的桥接通信。

3.6 状态指示灯

开发板上的三个状态指示灯（D5、D6和D7）用于指示MCU - Link的不同工作状态，如USB通信状态、SWD活动状态和VCOM端口数据收发状态等，方便用户进行调试和故障排查。

四、总结

FRDM-MCXE31B开发板凭借其强大的功能、丰富的接口和灵活的调试方式，为电子工程师提供了一个理想的设计和评估平台。无论是在汽车电子、工业控制还是物联网等领域，都能发挥出其独特的优势。如果你正在寻找一款高性能、易扩展的开发板，不妨考虑一下FRDM-MCXE31B。大家在使用这款开发板的过程中遇到过哪些有趣的问题或有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。