Apresentando a FRDM-KL05Z

Apresentando a FRDM-KL05Z

Com relação à FRDM-KL05Z, fizemos aqui no blog algo inusitado: Primeiro mostramos como usar a placa, e depois, agora, falamos um pouco mais sobre ela!

Curiosidades à parte, podemos começar falando dela da seguinte forma: Se de um lado temos a FRDM-K64F que é um poderoso canhão embarcado, temos do outro lado um membro da família um pouco mais simples, mas que nem por isso deve ser subestimado! A FRDM-KL05Z veio para ser uma porta de entrada para quem quer se aventurar na arquitetura ARM no desenvolvimento de aplicações de baixo consumo.

O coração da KL05Z

Microcontrolador MKL05Z32VFM4

O coração da KL05Z é o microcontrolador MKL05Z32VFM4, um ARM Cortex-M0+ Kinetis da série L, voltado para aplicações de baixo consumo de energia. Dentre os seus atributos, podemos citar:

  • Frequência de operação de 48 MHz
  • 32 KB de Memória Flash
  • 4 KB de Memória RAM
  • Encapsulamento de 32 pinos QFN
  • 9 Modos de Baixo Consumo
  • 41 sinais GPIO
  • Interface para Sensor Touch de baixo consumo
  • Alimentação de energia com 1.8 V (até 1.71 V considerando a tolerância)
  • Comunicação
    • 1 Módulo SPI
    • 1 Módulo UART de baixo consumo
    • 1 Módulo I2C
  • Módulos Analógicos
    • Conversor Analógico-Digital SAR de 12-bits
    • Conversor Digital-Analógico de 12-bit
  • Timers
    • Timer/PWM de 6 canais
    • 1 Módulo Timer/PWM de 2 canais
    • Relógio de Tempo Real
    • Timer de baixo consumo de 16-bits
    • Timers de Interrupção Periódica

A Irmandade

Na FILIPEFLOP há também um irmão um pouco mais aprimorado da KL05Z, que é a KL25Z, apresentada por mim mesmo nesse artigo. Ambas são ARM voltadas para aplicações de baixo consumo, porém, a KL25Z possui alguns recursos a mais, como USB OTG, 128 KB de Flash e 16 KB de RAM, além de ter um encapsulamento de 80 pinos LQFP.

FRDM-KL05Z e FRDM-KL25Z

A diferença de pinos entre um e outro também se reflete na respectiva placa FRDM. Se você observar bem, verá que a FRDM-KL05Z possui uma pinagem nos moldes do Arduino R3, sendo que já a FRDM-KL25Z possui fileiras duplas de sinais em ambos os lados.

Pensando nisso, você deve se perguntar… Se há um, por quê o outro? Simples: Aplicações.

Se você quer um substituto tunado de um “Arduino R3″, a FRDM-KL05Z é uma ótima escolha. Porém, se você precisa de recursos como USB e mais sinais de interface e controle,  a FRDM-KL25Z será uma melhor escolha.

A FRDM-KL05Z

Como mencionado anteriormente, a FRDM-KL05Z é a placa que expõe e facilita o acesso aos recursos do MKL05Z32VFM4, ou KL05Z. Dessa forma, a placa possui regulador de energia, cristal, alimentação via USB, expõe os sinais de interface para comunicação e IOs, agregando alguns mimos a mais, tais como acelerômetro de 3 eixos MMA8451Q, led RGB e Touch Slider – Sim, a KL05Z possui, assim como a KL25Z, capacidade para lidar com entradas de sinais capacitivos.

Componentes da KL05ZAssim como as demais placas FRDM, a FRDM-KL05Z também possui um depurador OpenSDA integrado, que basicamente é um microcontrolador K20 “programado para programar”.

OpenSDA em detalhe

Dessa forma, além de não precisar de nenhum hardware adicional para programar o microcontrolador, o depurador OpenSDA também permite que você veja em tempo-real a execução de programas no microcontrolador, identificando o valor de variáveis, fluxo do programa, etc, o que é algo que vem muito a calhar em situações diversas no desenvolvimento de sistemas embarcados.

Esse mesmo depurador é usado na ferramenta MBED para gravar no microcontrolador o código gerado pela ferramenta online. Infelizmente, o MBED ainda não possui, até o presente momento, o recurso para depuração do código em execução. Para utilizar desse recurso é preciso usar ferramentas como a IDE Kinetis Design Studio.

Pinagem Arduino Uno R3

Uma das características que dei bastante destaque é a compatibilidade com a pinagem Arduino UNO R3. Não é pra menos: Os projetistas respeitaram minuciosamente a ordem dos sinais, como pode ser observado na figura abaixo, ou seja, desde a parte de alimentação, passando pelas entradas analógicas, e até mesmo a parte de sinais digitais, Serial UART, I2C/SPI e PWM.

Pinout KL05Z

Além disso, essa compatibilidade com Arduino UNO R3 torna possível utilizar shields Arduino com a FRDM-KL05Z.

Mimos Adicionais

Dentre os mimos adicionais que foram mencionados anteriormente, temos um LED RGB, Touch Slider capacitivo e um acelerômetro de 3 eixos. Na figura abaixo esses 3 itens aparecem em destaque.

Interessante observar a pinagem exposta, pois é a pinagem que deve ser usada para o acesso a esses recursos. Em próximos posts, irei mostrar como acessar o LED RGB, o Touch Slider Capacitivo e o Acelerômetro, respectivamente.

Legenda componentes KL05Z

Destaque para o acelerômetro e LED RGB da KL05Z.

Aplicações

Eu, pessoalmente, mentalizo essa placa como um bom substituto do Arduino UNO R3. Se dificuldade de programação é uma bandeira vez ou outra levantada no que diz respeito aos microcontroladores ARM, isso não vem mais ao caso com o desenvolvimento usando MBED. Além do mais, mesmo usando Kinetis Design Studio há uma série de utilitários que facilitam o desenvolvimento para microcontroladores ARM Kinetis.

Com base na FRDM-KL05Z, cito os possíveis exemplos de aplicação, tendo por base seu apelo de baixo consumo:

  • Robótica Móvel
    • Com 8 sinais de PWM é possível controlar servo-mecanismos e intensidade de Ponte-H, elementos usados na movimentação de robôs.
    • Possui acelerômetro embutido na placa – Sensor de inclinação para robô
  • Sensoriamento Remoto
    • Por ter 9 modos de baixo consumo e periféricos projetados para baixo consumo de energia, pode ser programada para operar por longos períodos de tempo colhendo dados de sensores diversos.
  • Automação Residencial – Domótica
    • Dependendo do tipo de equipamento utilizado em domótica, ele pode operar à bateria. Seja um relé, sensor de presença ou sensor de temperatura/umidade, etc. E para durar mais tempo nesse cenário, é bom que o consumo seja o menor possível.
  • Aprendizado de Microcontroladores ARM
    • Como professor, recomendo ela sem sombra de dúvida para cursos de Sistemas Embarcados e treinamentos em geral.  É barata, prática, e compatível com Shields Arduno.

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Graduado em Engenharia de Computação com ênfase em Sistemas Embarcados pela USP, campus São Carlos, possui MBA em gestão de TI pela UNIFRAN e Mestrado em Ciências pela EESC-USP. Atua como Analista de Tecnologia para Sistemas Embarcados na Padtec S/A, sendo também professor de pós-graduação e instrutor de cursos na área de sistemas embarcados. Como hobby, gosta de programar tudo que pode ser programado, escovando bits sempre ao lado de um bom café. Gosta de compartilhar seu conhecimento por meio de palestras, e publicando artigos como colaborador dos sites FILIPEFLOP e Embarcados.

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