让单片机开发像风一样自由——FRDM-K64F评测

乍一看这标题：让单片机开发像风一样自由，单片机开发不自由吗?政斧还管这事?我怎么不知道?别误会，我说的自由不是那个自由，飞思卡尔(现NXP)freedom平台，正如它的名字一样，致力于让飞思卡尔系列单片机开发越来越自由，越来越简单。接下来，让我们一起来领略FRDM-K64F的简单、自由：

众所周知，Freedom开发板是飞思卡尔(NXP)布局ARM Cortex-M系列微控制器的一个重要的开发平台，这个平台的板卡都具有相似的特征，如基于Kinetis系列MCU，配以飞思卡尔传感器、搭载OpenSDA调试接口、兼容Arduino R3扩展接口等特性，是一种小型化、低功耗、高性价比的微控制器评估和开发的平台。FRDM-K64F又会是怎么样的呢?

FRDM-K64F是一款超低成本开发平台，面向Kinetis K64、K63和K24 MCU。FRDM-K64F的硬件规格兼容Arduino™ R3引脚布局，提供了丰富的扩展板选项。FRDM-K64F配备丰富的外设，包括用于开发完整电子罗盘功能的6轴数字加速度传感器和磁力计，用于直接交互与反馈的3色LED和两个用户按钮，可通过microSD卡插槽扩展的存储器，以及板载以太网端口，面向Bluetooth和2.4 GHz无线电附加模块的接头等连接选项，可实现快速原型设计。FRDM-K64F平台配备运行开源引导加载程序的飞思卡尔OpenSDAv2嵌入式开源硬件串行调试适配器。该电路提供多种串行通信、闪存编程和运行控制调试选项。

工程师们只要玩转了其中一款，那么就能快速上手Freedom平台其它型号的板卡，简直是一劳永逸方便以后升级更高性能的板卡。

一、开箱

收到快递之后，拆开包装就是这货，只能说好小巧，害得我还仔细检查了一下快递包里，确认没有其他物件了，就迫不及待的打开这个唯一的小盒子。

然后，就看到了这个，还是一个感觉：小，好小。。。。

第一眼肯定是看FRDM-K64F开发板这货咯，我特地将他和我的公交卡对比了一下：就公交卡这么大小。密密麻麻的焊点，和排布紧凑的电子元件给人很高深的感觉。

来一张背面的照片，哦?还有二维码，赶紧扫了扫，结果只弹出来Fsls.co/FK64F，晕。。。

然后就开始幻想，这块板子能做多么多么高大上的事情，做飞控?巡线小车?智能家居系统?嗯，还是先看看板子的说明书吧(虽然不一定看得懂)：

和其他板子一样，基本将所有的引脚都用排针座引出，便于开发人员扩展。

最后，来一张全家福吧，毕竟，很快就会只剩下开发板，其他成员将光荣的走向垃圾桶了(我很纳闷，居然没有数据线，还好我手机不是苹果，数据线征用了)。

二、静态体验

先放一张FRDM-K64F板子的外设布局图，从这张图片上我们能很快速、直接的了解到这块板子的资源。

板子上有两个Micro-B USB和，其中一个Micro-B USB供OpenSDAv2使用，另一个K64F USB接口默认实现K64F微控制器USB Device功能，同时又可以通过安装USB CDC驱动实现虚拟串口功能。板载10/100Mbps以太网口，以太网口底部还嵌入了两个LED指示灯，空间利用到了极致。

然后就非常好奇这么小板子的功能怎样，就去找到了这块板子的参数：

FRDM-K64F开发板特性：

 MK64FN1M0VLL12 MCU (120 MHz，1 MB闪存，256 KB RAM，低功耗，无晶振USB和100引脚薄型四方扁平封装(LQFP))

 两用USB接口，带Micro-B USB接头

 RGB LED

 FXOS8700CQ加速度传感器和磁力计

 两个用户按钮

 灵活的供电选项 - OpenSDAv2 USB、Kinetis K64 USB和外部电源

 可通过兼容Arduino™ R3的I/O接头轻松访问MCU输入/输出

 可编程OpenSDAv2调试电路，支持CMSIS-DAP接口软件，提供以下功能：以太网、SDHC接口

 附加射频模块：nRF24L01+ Nordic 2.4GHz无线电

 附加Bluetooth模块：JY-MCU BT电路板V1.05 BT

从FRDM-K64F的板载资源来看，功能还是非常丰富的，首先板卡硬件规格兼容Arduino R3扩展接口，提供了丰富的扩展模块选择，另外板卡搭载丰富的外设，包括用于开发完整电子罗盘功能的6轴数字加速度传感器和磁力计，用于直接交互与反馈的3色LED和两个用户按钮，可通过microSD卡插槽扩展的存储器，以及板载10/100M以太网端口，面向Bluetooth和2.4 GHz无线电附加模块的接头等连接选项，可实现快速原型设计。[!--empirenews.page--]

来一个单片机特写：

我们再来看看MK64FN1M0VLL12微控制器特性：

 ARM Cortex-M4内核，120MHz主频，DSP指令+FPU单元

 1MB Flash、256KB SRAM、FlexMemory

 两个16位 SAR ADC、两个12位 DAC、3个模拟比较器

 带MII和RMII接口以太网控制器、USB全速/低速控制器、控制器区域网络(CAN)模块

 三个SPI模块、3个I2C模块，六个UART模块、SDHC接口、I2S模块

上面列了这么多特性，可能让大家看的想睡觉，我知道，大家都喜欢图片，放图片吧：

这里呢，我有非常强烈的欲望向大家介绍FRDM-K64F这块板子上freedom平台的重大革新，下面有请OpenSDAv2闪亮登场：

在FRDM-KL25Z的开发板上，我们首次接触了飞思卡尔具有跨时代意义的板载OpenSDA调试器，其使用U盘Device模式烧写代码的方式，消除了需要额外安装调试器驱动的麻烦，而且其更新固件和稳定性都值得称道。

OpenSDA调试器不仅方便了整个开发平台的建立，而且提供了多种串行通信，Flash编程和调试运行的方式，这让工程师在不增加研发成本的同时又方便、快捷的对Kinetis系列微控制器进行评估、开发(OpenSDA调试器)。

不过，第一代的OpenSDA并不像它的名字所命名的那样“Open”，它并不是开源的，然而发展到FRDM-K64F开发板上，OpenSDA也从第一代升级到了OpenSDA V2，硬件电路也稍有改变，增加了电平转换的逻辑，也可以使用2.5V、1.8V等电平，适用一些更高端的MCU，而且，OpenSDA V2的固件彻底换成了开源的CMSIS-DAP调试器，这样就解决了包括Bootloader和所有应用(Debug，虚拟串口和MSD等)的开源问题，这可以说是FRDM-K64F开发板的一个重要的里程碑。

此外，OpenSDA V2的固件和应用的文件格式都变得更加统一了，变为了.bin文件格式，不再是原来的.S19、.SDA格式，而且这点必须要注意，弄混了下载进去的代码是无法运行的。

了解了FRDM-K64F开发板对于OpenSDA V2的重大改进，我们再回头来看下这款开发板，是不是瞬间觉得形象高大多了。

插电运行自带的程序：FRDM-K64F预装了”水准仪“演示，可充分利用板载加速度传感器。当电路板是平的时，RGB LED熄灭;当电路板倾斜时，红色或蓝色LED根据X轴和Y轴上的倾斜度逐渐发亮。

三、搭建开发环境

1、开发工具的选择：

飞思卡尔官网提供了丰富的学习资源和多样的开发工具，虽然大多数都是英文资源，但研究单片机难免要接触各种英文资料。FRDM-K64F开发板有多种IDE可选，飞思卡尔官方提供一个针对Cortex-M0/M4的集成开发环境——Kinetis Design Studio(KDS)，工程师们还可以使用常用的Atollic、IAR、Keil和GCC进行开发，除此之外FRDM-K64F开发板还支持ARM mbed在线开发，这么多可选的开发工具，让不同平台的发烧友们都能够自由的选择自己所熟悉的开发工具，是不是很“自由”?

下面主要介绍KDS3.0+KSDK1.2以及keil环境搭建

2、Keil下开发、调试配置

刚开始连接上板子时，在“我的计算机”里显示的设备为下图所示，这样直接可以将.bin文件直接拖入到这个盘里，就完成了程序下载工作，是不是很方便?如果需要调试咋办呢?下面马上介绍

1)、进入Bootloader模式

按住开发板的Reset按键，然后使用USB线连接开发板的 SDAUSB接口到PC。当“我的电脑”出现名称为BOOTLOADER的驱动器后，释放Reset按键。其可用空间为128KB。见下图：

2)、安装mbed程序

下载FRDM-K64F_QSP.zip压缩包(http://cache.freescale.com/files ... s/FRDM-K64F_QSP.zip)，解压缩后，将FRDM-K64F-QSP\OpenSDAv2 Applications目录下的k20dx128_k64f_if_mbed.bin文件复制到BOOTLOADER盘下。断开开发板和PC的连接，重新为开发板上电。这时开发板被PC识别为“MBED”的驱动器。

3)、为开发板安装驱动

下载mbedWinSerial_16466.exe(http://mbed.org/handbook/Windows-serial-configuration)，连接开发板和PC，然后双击mbedWinSerial_16466.exe这个文件即可。

4)、在Keil下对工程进行设置

首先安装MDK，然后点，然后找到K60

Keil的设置：

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然后选择SW,会弹出来flash的地址，我们还需要配置reset和connect

OK，现在可以在keil环境中去编写代码，实现刚刚的YY了，

3、KDS3.0+KSDK1.2环境搭建

先安装插件

找到下载好的插件KSDK1.2

这个过程需要联网，更新库文件，会比较慢

导入支持包：选择fiel-->import

选择“existing projects into workspace”

进入选择对应的板子K64F12

先将导入的库编译，之后才能编译其他基于KSDK库编写的demo:

Debug调试：

选择对应的调试器：

程序下载：使用FSL_Kinetis_Bootloader

四、实战：

笔者先用DS18B20温度传感器做了一个小小的实验，将温度信息采集回来然后发送给串口助手显示实时温度信息。先看看管脚定义：

再看看主函数：

DS18B20中的函数就比较多了，我只把最重要的函数：获取传感器数值的函数放出来吧：

运行结果：

在看看实物图吧，虽然很简单。

五、参考资料：

1.相应的资源

2.keil环境配置

3.KSDK下载 Kinetis SDK Project Generator Tool

4.下载FRDM-K64F_QSP.zip

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