原标题：NXP KW41Z 2.4GHz双模式无线MCU开发方案

　　KW41Z/31Z/21Z(本文中称为KW41Z)是一种超低功耗，高度集成的单芯片器件，支持蓝牙低功耗(BLE)，通用FSK(250 kbps,500kbps和1000kbps)或IEEE标准802.15.4便携式，低功耗嵌入式系统的射频连接。应用包括便携式保健设备、可穿戴运动和健身设备、AV遥控器、计算机键盘和鼠标、游戏控制器、访问控制、安全系统、智能能源和家庭区域网络。

　　KW41Z SoC集成了工作在2.36GHz~2.48GHz范围的无线电收发器，支持一系列FSK/GFSK和OQPSK调制，一个ARM Cortex-M0+CPU，最高达512KB闪存和高达128KB SRAM，BLE链路层硬件，802.15.4分组处理器硬件和外设优化，以满足要求的目标应用程序。

　　KW41Z SoC的射频收发器符合低功耗蓝牙版本4.2(也称为蓝牙智能或BLE)，通用FSK和在2.4GHz ISM频段使用OQPSK的IEEE标准802.15.4。恩智浦提供完全认证的蓝牙低功耗和IEEE标准802.15.4协议栈，包括线程和应用配置文件，以支持KW41Z。

　　KW41Z SoC可以通过简单地将BLE或IEEE标准802.15.4连接添加到现有的嵌入式控制器系统，或者作为独立的智能无线传感器与嵌入式应用程序一起用于“BlackBox”调制解调器的应用中，其中无需主机控制器。

　　KW41Z具有512KB/256KB的片上闪存和128KB/64KB的片上SRAM存储器，可供客户应用和所选的通信协议栈使用，可选择使用恩智浦或第三方软件开发工具。

　　KW41Z SoC的RF部分经过优化，只需极少的外部元件，可在印刷电路板上实现最小的RF足迹。

　　通过Cortex-M0+CPU内核的代码执行效率和KW41Z SoC的多种低功耗工作模式，实现了极长的电池寿命。此外，集成型DC-DC转换器可实现从0.9V~4.2V的宽工作范围。降压模式下的DC-DC使KW41Z可以使用单个纽扣电池工作，并显著降低峰值Rx和Tx电流消耗。升压模式下的DC-DC使得可以在0.9V~1.795V的整个有效电压范围内使用单个碱性电池。

　　KW41Z主要特性

　　多标准无线电

　　2.4GHz蓝牙低功耗版本。4.2兼容，最多支持2个硬件连接

　　IEEE标准802.15.4兼容双PAN支持

　　通用FSK调制

　　数据速率：250kbps,500kbps和1000kbps

　　调制：GFSK BT=0.3，0.5，0.7;FSK/MSK

　　调制指数：0.32,0.5或0.7

　　典型接收灵敏度(BLE)=-95dBm

　　典型接收机灵敏度(802.15.4)=-100dBm

　　典型接收机灵敏度(250kbps GFSK-BT=0.5，h=0.5)=-100dBm

　　Prog发射机输出功率：-30dBm~3.5dBm

　　低成本应用的低外部元件数量

　　具有单端双向RF端口的片上平衡-不平衡变换器

　　MCU和存储器

　　高达48MHz的ARMR Cortex-M0+内核

　　片上512KB/256KB闪存

　　片上128KB/64KB SRAM

　　低功耗

　　收发器电流(DC-DC降压模式，3.6V电源)

　　典型Rx电流：6.8Ma

　　典型Tx电流：6.1mA(0dBm输出)

　　低功耗模式(VLLS0)电流：182nA

　　时钟

　　26MHz和32MHz支持BLE和FSK模式

　　IEEE标准802.15.4支持32MHz

　　32.768kHz晶体振荡器

　　工作特性

　　电压范围：0.9V~4.2V

　　温度范围：-40℃~105℃

　　人机界面

　　触摸感应输入

　　通用输入/输出

　　系统外设

　　9个MCU低功耗模式，根据应用要求提供功率优化

　　支持降压，升压和旁路工作模式的DC-DC转换器

　　直接存储器访问(DMA)控制器

　　计算机正常运行(COP)看门狗

　　串行线调试(SWD)接口和微跟踪缓冲器

　　位操作引擎(BME)

　　模拟模块

　　16位模数转换器(ADC)

　　12位数模转换器(DAC)

　　6位高速模拟比较器(CMP)

　　1.2V参考电压(VREF)

　　计时器

　　16位低功耗定时器(LPTMR)

　　3个定时器模块(TPM)：一个4通道TPM和两个2通道TPM

　　可编程中断定时器(PIT)

　　实时时钟(RTC)

　　通讯接口

　　2个串行外设接口(SPI)模块

　　2个集成电路(I2C)模块

　　低功耗UART模块

　　载波调制器定时器(CMT)

　　安全

　　AES-128硬件加速器(AESA)

　　真随机数发生器(TRNG)

　　高级闪存安全性

　　每个芯片80位唯一标识号

　　40位唯一介质访问控制(MAC)子地址

　　Bluetooth-LE v4.2安全连接

　　符合IEEE 802.15.4-2011标准的安全性

　　FRDM-KW41Z Freedom开发板

　　FRDM-KW41Z Freedom开发板是用于KW41Z/31Z/21Z(KW41Z)系列器件的应用原型以及演示的小型，低功耗，高性价比的评估和开发板。这些评估板提供易于使用的大容量存储设备模式闪存编程器，虚拟串行端口，以及标准编程和运行控制功能。

　　KW41Z是一款超低功耗，高集成度的单芯片器件，支持蓝牙低功耗(BLE)，通用FSK(250kbps,500kbps和1000kbps)或IEEE标准802.15.4，支持便携式，极端低功耗嵌入式系统。

　　KW41Z集成了工作在2.36GHz~2.48GHz范围内的无线电收发器，支持一系列FSK/GFSK和OQPSK调制，ARM Cortex-M0+CPU，高达512KB闪存和高达128KB SRAM，BLE链路层硬件，802.15.4分组处理器硬件和外设优化，以满足目标应用的要求。

　　FRDM-KW41Z开发板是支持NXP的KW41Z/31Z/21Z(KW41Z)无线微控制器(MCU)的评估环境。KW41Z将工作在2.36GHz~2.48 GHz范围内的无线电收发器(支持一系列FSK/GFSK和OQPSK调制)和ARM Cortex-M0+MCU集成到单个封装中。NXP支持KW41Z工具和软件，包括硬件评估和开发板，软件开发IDE，应用程序，驱动程序，可用于IEEE Std。802.15.4兼容MAC和BLE链路层。FRDM-KW41Z开发板包括带有32MHz参考振荡器晶振，RF电路(包括天线)，4Mbit外部串行闪存的KW41Z器件以及受欢迎的Freedom板外形的支持电路。该板是一个独立的PCB，并支持使用NXP的蓝牙低功耗，通用FSK和IEEE标准的应用开发。802.15.4协议栈包括阙值。

　　图 FRDM-KW41Z Freedom开发板外形图

　　FRDM-KW41Z Freedom开发板主要特性

　　NXP的超低功耗KW41Z无线MCU支持BLE，Generic FSK和IEEE Std。802.15.4(阙值)平台

　　IEEE标准802.15.4-2006兼容收发器，支持5.0MHz信道中的250kbps O-QPSK数据，以及完全扩频编码和解码

　　完全符合蓝牙v4.2低能耗(BLE)

　　具有小尺寸，低成本RF节点的参考设计区域

　　单端输入/输出端口

　　外部元件数量少

　　使用DCDC旁路或在降压模式下操作DC-DC时，SMA连接器的可编程输出功率从-30dBm~+3.5dBm

　　对于802.15.4应用，SMA连接器的接收器灵敏度为-100dBm，典型值(20字节有效负载数据包为1%PER)

　　SMA连接器的接收器灵敏度为-95dBm(针对BLE应用)

　　集成PCB倒F型天线和SMA RF端口(需要移动C7~C8)

　　可选择的电源

　　具有降压，升压和旁路工作模式的DC-DC转换器

　　32MHz参考振荡器

　　32.768kHz参考振荡器

　　2.4GHz频率操作(ISM和MBAN)

　　4Mbit(512kB)外部串行闪存，支持OTAP(空中编程)

　　NXP S8700CQ数字传感器，3D加速度计(±2g/±4g/±8g)+3D磁力计

　　集成开放标准串行和调试适配器(OpenSDA)

　　目标MCU的Cortex 10针(0.05英寸)SWD调试端口

　　用于OpenSDA更新的Cortex 10针(0.05英寸)JTAG端口

　　一个RGB LED指示灯

　　一个红色LED指示灯

　　两个按钮开关

　　两个TSI按钮(触摸感应输入电极)

　　图 FRDM-KW41Z Freedom元件分布图