探索 NXP MR - CANHUBK344 評(píng)估板：為移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用賦能

在電子工程的世界里，不斷有新的硬件產(chǎn)品涌現(xiàn)，為我們的設(shè)計(jì)帶來(lái)更多的可能性。今天，我要和大家深入探討一款專為移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用設(shè)計(jì)的評(píng)估板——NXP MR - CANHUBK344。

文件下載：NXP Semiconductors 用于移動(dòng)機(jī)器人的MR-CANHUBK344評(píng)估板.pdf

一、MR - CANHUBK344 概述

MR - CANHUBK344 評(píng)估板基于 Arm? Cortex? - M7 核心的 S32K344 通用汽車微控制器，具備先進(jìn)的安全、安全功能和強(qiáng)大的軟件支持。它雖然主要針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用，但在其他領(lǐng)域也有著廣泛的用途，比如作為小型車輛的主控制器、安全域控制器、高性能“CAN FD 節(jié)點(diǎn)”板，實(shí)現(xiàn) 100Base - T1 和多個(gè) CAN 物理接口之間的橋接，甚至還可能用作無(wú)刷直流（BLDC）電機(jī)控制器。

值得一提的是，該板雖然默認(rèn)安裝了雙核鎖步（DCLS）的 S32K344，但經(jīng)過(guò)手動(dòng)返工，也可以支持 S32K324（Cortex - M7 核心獨(dú)立運(yùn)行）和 S32K35x（240Mhz/3 核心）。此外，它還集成了一個(gè) 100Base - T1 汽車以太網(wǎng)接口，并配備了 S32K344 上所有六個(gè)可用的 CAN FD 端口，非常適合進(jìn)行各種應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，例如使用 IEEE 1722 協(xié)議進(jìn)行 CAN 以太網(wǎng)隧道傳輸。

二、套件內(nèi)容

MR - CANHUBK344 以套件形式提供，完整版本包含以下硬件組件：

1. MR - CANHUBK344 主板：核心部件，承載著各種功能模塊。
2. DCD - LZ 編程適配器板：可同時(shí)提供控制臺(tái) UART 和 SWD 調(diào)試連接器的訪問(wèn)。
3. USB - UART 適配器電纜：連接到 DCD - LZ 板，用于串口通信。
4. 電源適配器電纜：包括 JST - GH 到常用紅色 JST - SY 連接器、桶形連接器、XT - 60 LiPo 電池連接器，支持 5V 到 40V 的寬輸入電壓范圍，方便直接從電池獲取電源。
5. 6 根 CAN 電纜：用于連接 CAN 設(shè)備。
6. 6 塊 CAN 終端板：確保 CAN 總線的信號(hào)完整性。
7. 1 根 100Base - T1 “兩線”以太網(wǎng)電纜：采用 JST - GH 連接器，可直接連接到 MR - T1ETH8 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或其他移動(dòng)機(jī)器人板。
8. 通用 JST - GH 電纜：用于 UART/SPI/I2C 接口，可根據(jù)具體需求進(jìn)行定制。
9. 小型 0.91”OLED 顯示屏：可用于顯示系統(tǒng)信息。
10. 連接到安全元件的 NFC 天線：支持近場(chǎng)通信功能。

這些 JST - GH 連接器遵循 DroneCode 引腳標(biāo)準(zhǔn)，如果沒(méi)有正式標(biāo)準(zhǔn)，則采用典型派生引腳。它們可以直接與其他移動(dòng)機(jī)器人板配合使用，如 NavQPlus、UCANS32K1 等。

三、主要組件

3.1 S32K344

S32K344 是 NXP 半導(dǎo)體的汽車通用微控制器，本評(píng)估板上的軟件運(yùn)行在其嵌入式鎖步 Arm? Cortex? - M7 核心上。它為整個(gè)系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力和穩(wěn)定性。

3.2 FS26

FS26 是 NXP 半導(dǎo)體的“適用于 ASIL D 的低功耗安全系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片”，主要用于實(shí)現(xiàn)緊湊的電源設(shè)計(jì)和高輸入電壓。它通過(guò) SPI 與 S32K344 連接，實(shí)現(xiàn)挑戰(zhàn)者窗口看門狗功能。在默認(rèn)情況下，如果軟件不處理挑戰(zhàn)，F(xiàn)S26 會(huì)不斷重置 S32K344 MCU。為了避免這種情況，需要將 FS26 置于調(diào)試模式，具體操作是移除 JP1，在 P27 或 P28 上提供 12.0V 電壓，然后插入 JP1 跳線。

四、板載連接

4.1 電源輸入連接器

評(píng)估板提供了兩種電源輸入方式，P27 是一個(gè) 5 針 JST - GH 連接器，P28 是位于 P27 正下方的兩針插頭。它們都支持 5V 到 40V 的輸入電壓范圍，為系統(tǒng)的供電提供了靈活性。

4.2 CAN 連接器

評(píng)估板有六個(gè)獨(dú)立的 CAN FD 總線，每個(gè)總線有兩個(gè)連接器，方便形成總線或插入 CAN 終端板。這些 CAN 總線分別連接到三種不同類型的 NXP CAN 物理層（PHY），包括 TJA1443（CAN FD）、TJA1463（CAN SIC）和 TJA1153（CAN FD/SCT），允許直接比較標(biāo)準(zhǔn) CAN FD、CAN FD/SIC 和 CAN FD/SCT 之間的差異。

每個(gè) CAN 連接器的引腳 1 可提供 5V 電壓，為外部連接的 CAN 設(shè)備供電，但通過(guò)一個(gè)阻塞二極管防止 CAN 總線為 CANHUBK344 供電。CAN 總線通常需要在兩端進(jìn)行 60 歐姆的終端匹配，可以使用隨附的 CAN - TERM 板或在板上焊接終端電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。需要注意的是，CAN SIC PHYs 能夠使用短截線連接，并且可能只需要單個(gè)或中央終端，但信號(hào)完整性需要根據(jù)具體系統(tǒng)配置進(jìn)行驗(yàn)證。

4.3 100Base - T1 以太網(wǎng)連接器

P9 是一個(gè)兩針 JST - GH 連接器，提供 100Base - T1 “兩線”以太網(wǎng)連接。它可以直接插入 MR - T1ETH8 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或其他移動(dòng)機(jī)器人板，如 NavQPlus 或 FMURT6。汽車 100Base - T1 以太網(wǎng)使用兩根線提供全雙工 100Mbps 以太網(wǎng)信號(hào)，無(wú)需像 100Base - TX 以太網(wǎng)那樣使用大型或重型磁性元件。PCB 背面的黃色 LED（D88）用于指示鏈路狀態(tài)，閃爍表示有鏈路連接。

4.4 UART 接口

評(píng)估板提供了多個(gè) UART 接口，其中 P2 和 P5 遵循 DroneCode 6 針 UART 標(biāo)準(zhǔn)，引腳 1 可為外部設(shè)備（如 GPS 模塊或傳感器）提供有限的 5V 電源。P24 和 P25 也是 6 針 JST - GH 連接器，但不完全符合 DroneCode 標(biāo)準(zhǔn)，引腳 4 和 5 被重新用作第二個(gè) UART 通道。

4.5 I2C 接口

評(píng)估板有三個(gè) I2C 接口，P3 連接到外部并內(nèi)部連接到 SE050 安全元件，P11 是來(lái)自 SE050 安全元件的 I2C 總線，可用于特殊應(yīng)用（如加密傳感器數(shù)據(jù)），P4 用于連接隨附的 I2C 連接的 0.91 OLED 顯示屏。這些 I2C 接口的引腳 1 可通過(guò)零歐姆電阻跳線選擇 5V（默認(rèn)）或 3.3V 輸出，但需要注意的是，PWR 輸出僅用于有限電流供應(yīng)，需要考慮外部外設(shè)的整體電源消耗。

4.6 SPI 接口

P1A 和 P1B 提供兩個(gè)獨(dú)立的 SPI 接口，遵循 DroneCode 連接器標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)連接器使用 JST - GH 7 針連接器，提供兩個(gè)獨(dú)立的片選信號(hào)。

4.7 其他接口

P26 是一個(gè)自定義連接器，用于連接 Pixhawk V6X FMU 模塊的慣性測(cè)量單元（IMU）板，但該 IMU 板在 NXP 處不易獲得，可從 Linux Foundation Dronecode.org 或制造商 Holybro 處獲取。此外，評(píng)估板還提供了兩個(gè)編程連接器（P6 - DCD - LZ 和 P26 - ARM 10 針 JTAG/SWD）、兩個(gè)用戶可編程按鈕（SW1 和 SW2）、一個(gè) NFC 天線連接器（P10）、PWM 和 GPIO 頭（P8A 和 P8B）以及一個(gè)模擬電位器（R84），這些接口為系統(tǒng)的擴(kuò)展和調(diào)試提供了便利。

五、板載狀態(tài) LED

MR - CANHUBK344 有多個(gè) LED 用于指示系統(tǒng)狀態(tài)，例如 D24 指示 S32K344 是否處于復(fù)位狀態(tài)，LED1 是一個(gè) RGB 狀態(tài) LED，由軟件控制，綠色表示正常運(yùn)行，藍(lán)色表示初始化，紅色表示發(fā)生錯(cuò)誤。通過(guò)觀察這些 LED 的狀態(tài)，我們可以快速了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

六、法律信息

在使用該評(píng)估板時(shí)，需要注意相關(guān)的法律信息，包括文檔的版本定義、免責(zé)聲明、商標(biāo)等。NXP 半導(dǎo)體對(duì)文檔內(nèi)容的準(zhǔn)確性和完整性不提供任何保證，并對(duì)產(chǎn)品的使用和應(yīng)用場(chǎng)景有一定的限制，例如不適合用于生命支持、生命關(guān)鍵或安全關(guān)鍵系統(tǒng)等。

總的來(lái)說(shuō)，NXP MR - CANHUBK344 評(píng)估板是一款功能強(qiáng)大、接口豐富的硬件平臺(tái)，為移動(dòng)機(jī)器人和其他相關(guān)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)很好的基礎(chǔ)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇和使用板上的各種組件和接口，同時(shí)注意相關(guān)的法律規(guī)定和注意事項(xiàng)。大家在使用過(guò)程中遇到過(guò)哪些有趣的問(wèn)題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用案例呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。