Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Суббота, 18 января
 
 

Это интересно!

Ранее

Первый отечественный 16-разрядный микроконвертер на базе MCS-96

Представлены характеристики и особенности применения новой отечественной микросхемы — 16-разрядного аналогового микроконвертера К1874ВЕ96Т с усовершенствованной архитектурой MCS-96. Наличие на одном кристалле высокопроизводительного процессорного ядра, АЦП и ЦАП высокой разрядности, встроенного модуля отладки OCDS, а также ряда периферийных устройств позволяет создавать на основе микросхемы К1874ВЕ96Т законченные системы сбора и обработки информации, интеллектуальные датчики, устройства с автономным питанием и различные средства измерений, автоматизации и контроля.

Сетевая и хост-обработка данных: что лучше?

В статье рассматриваются два типа решений — с сетевой и хост-обработкой данных. Тестирование решений с сетевой обработкой показало, что они позволяют масштабировать высокопроизводительную систему, улучшают ее рабочие характеристики и производительность. Напротив, решения с сетевой обработкой данных могут отрицательно повлиять на эффективность работы системы и не рекомендуются в случае определенных ограничений.

ИС передатчика и приемника последовательных данных стандарта LVDS

В статье описаны интегральные микросхемы (ИС) двойного назначения счетверенного линейного передатчика 5560ИН1Т и счетверенного линейного приемника 5560ИН2Т стандарта LVDS, приведены их параметры и представлена информация по применению.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

18 февраля

Звездное семейство микроконтроллеров Stellaris

Texas Instruments приобрела компанию Luminary Micro в мае 2009 г. Чтобы успешно конкурировать с известными микроконтроллерами, эта фирма, созданная в 2004 г., сделала ставку на общедоступность изделий, в т.ч. простоту их изучения пользователями. В качестве ядра этих МК было выбрано ядро ARM. Всего за пять лет своей деятельности Luminary Micro создала 32-разрядный процессор Cortex-M3 по стоимости 8- или 16-разрядных МК. В настоящее время семейство Stellaris Cortex-M3 дополняет линейку процессоров и микроконтроллеров, ранее выпущенных компанией Texas Instruments. Таким образом, спектр продукции TI стал отвечать самым разнообразным потребностям разработчиков. На наши вопросы о состоянии дел и дальнейшем развитии семейства Stellaris ответила Джин-Энн Бут, директор отдела микроконтроллерных платформ Stellaris ARM Cortex-M3. До приобретения Luminary Micro Джин работала директором по маркетингу в этой компании, оставившей заметный след в мировой электронике.



— Почему TI использует в семействе Stellaris процессорные ядра компании ARM, несмотря на то, что у TI имеются ядра собственной разработки с большим диапазоном функциональности?

— Ядра TI во многих случаях ориентированы на конкретный сегмент рынка. Например, в приложениях с очень низким потреблением используется семейство микроконтроллеров MSP430; в приложениях с большими вычислительными возможностями — семейство МК С2000. Если же требуется встраиваемая система с возможностью повторного использования кода после его миграции или обновлении, а также большая производительность, используются микроконтроллеры Stellaris, у которых более сложный набор команд.

Среди широкого ряда платформ ARM располагает большими возможностями. Texas Instruments приобрела Luminary Micro благодаря программному обеспечению. Многие заказчики выбирают компанию микроконтроллеры Stellaris из-за библиотеки.

— Собирается ли TI и в дальнейшем развивать 32-разрядные микроконтроллеры, или же компания со временем перейдет на решения от ARM?

— У TI имеются стандартные ARM-ядра и ядра собственной разработки. Благодаря этому мы можем предложить заказчику больший выбор функций. Например, в микроконтроллерах семейства DaVinci стоит стандартное ядро ARM, которое дополняется DSP- или аппаратным ускорителем. Таким образом, мы помогаем заказчику дифференцировать свою продукцию от продукции других производителей рынка, получить некую дополнительную функциональность, которая не реализуется на стандартных ядрах. В этом отношении TI будет продолжать политику развития и стандартных ARM-ядер, и собственных, что иллюстрируется также на примерах развития семейства С6000 или Integra — нового семейства процессоров на базе Cortex A8 с интегрированными DSP.

— В чем особенность периферии процессоров Stellaris для разных приложений?

— У заказчика, разрабатывающего МК на базе ядра Cortex-М3, имеются те или иные приоритеты. Если во главу угла поставлены хорошие коммуникационные интерфейсы, то, например, в МК Stellaris закладывается драйвер физического уровня, облегчающий реализацию Ethernet-интерфейса. Речь идет не только о периферии, но и о подходе к дизайну. У стандартной архитектуры ядра ARM две шины — высокоскоростная и шина HD. Производительность устройства в целом зависит от того, на какой частоте работает шина. Шина МК Stellaris работает на частотах до 80 МГц. У конкурирующей компании — STM — она работает на более низкой частоте. Следовательно, наш заказчик получает возможность реализовать большую производительность, не используя каких-либо коммутаторов на шинах, что облегчает дизайн. Например, от того, насколько быстро могут работать порты ввода-вывода микроконтроллера, зависит функциональность системы. У МК Stellaris частота переключения портов ввода-вывода достигает 40 МГц, что позволяет получить дополнительную функциональность и выигрыш в производительности, не идя на определенные компромиссы.

На производительность системы влияет и флэш-память. В данном случае производительность флэш-памяти является одним из самых критичных факторов. У микроконтроллеров Stellaris доступ к флэш-памяти осуществляется при частоте 50 МГц за один цикл. Если частота превышает это значение, необходимо предусмотреть реализацию буфера команды. В Stellaris буфер предвыборки команд анализирует историю выполнения команд и на базе этого анализа предсказывает, например, ответвление или переход. В отсутствие этого буфера скорость выполнения команд с флэш-памяти была бы на уровне 80%. Благодаря буферу разработчику удается достичь эффективности 95%. За счет дизайна и оптимизации буфера практически не теряется время на считывание с циклов флэш-памяти при переходах и ответвлениях.

Таким образом, за счет закладываемой в микроконтроллер TI функциональности разработчик получает выигрыш в производительности, цене и времени вывода продукции на рынок.

— Различаются ли операционные системы реального времени в зависимости от приложений?

— В принципе, при выборе операционной системы следует опять-таки учитывать несколько факторов. Допустим, одни заказчики имеют большой опыт работы с определенной операционной системой, которую они хотят использовать и в дальнейшем. Те заказчики, которым необходим небольшой код, выбирают операционную систему с компактным ядром, например, FreeRTOS. Наконец, третьим заказчикам необходимо обеспечить безопасность системы. В этом случае выбираются системы, сертифицированные с учетом требований определенных стандартов.

Операционная система SafeRTOS интегрирована в один из контролеров Stellaris (в ПЗУ), т.е. заказчик получает уже готовую операционную систему, которая практически включена в стоимость кристалла. Это обстоятельство облегчает процесс сертификации. Следует также учитывать, какие средства разработчик будет использовать для оптимизации приложений. Если Micrium (многозадачное ядро ОСРВ), то будут, соответственно, задействованы средства IAR, поскольку они поддерживают друг друга. При использовании средств разработки компании Keil будут применяться соответствующие операционные системы. Таким образом, следует исходить из потребностей заказчика.

Такой большой выбор, с одной стороны, усложняет задачу разработчика (это один из самых сложных выборов, которые приходится делать в процессе проектирования). С другой стороны, у инженера имеется определенная свобода, поскольку он может сделать акцент на том, что ему требуется. В этом и заключается сила экосистемы ARM, которая предоставляет заказчику большой выбор. Проприетарная система не обеспечит эту свободу. В случае ее использования разработчику часто приходится писать собственную ОС.

— Планируется ли развитие семейства Stellaris, и в каком направлении?

— Говоря о развитии семейства микроконтроллеров, используется такое понятие как технологический класс, или платформа, на основе которой строится несколько моделей МК с определенным набором периферии.

В настоящее время уже имеются образцы 130-нм микроконтроллеров класса Tempest, которые к концу года будут выпускаться серийно. За ними последует класс устройств Firestorm — расширение Tempest за счет большего объема флэш-памяти (до 512 Кбайт) и двух восьмиканальных 12-разрядных АЦП. Следующее поколение будет использовать технологию 65 нм, которая позволит снизить энергопотребление, увеличить объем флэш-памяти до 2 Мбайт. Это будет уже полностью флэш-технология Texas Instruments на базе ядра Cortex-M4.

— Для каких приложений будут предназначены эти семейства?

— Прежде следует сказать несколько слов о возможностях Cortex-M4, а затем — о том, что дает миграция от Cortex-M3 к М4. Cortex-M4 является расширением ядра Cortex-M3 за счет добавления поддержки SIMD (одного потока команд с многократным потоком данных). Плавающая точка позволяет организовать вычисления с большей точностью, за счет чего рынок приложений расширяется в двух основных направлениях.

Во-первых, вычисления с плавающей точкой позволяют точнее управлять системой, например, электроприводом. При этом его энергопотребление уменьшается.

Во-вторых, вычисления с плавающей точкой расширяют возможности разработчиков, не имеющих опыта работы со встраиваемыми системами. Использование плавающей точки позволяет перейти к математической модели MatLab или LabView без лишних усилий, чего не наблюдается в случае процессора с фиксированной точкой.

Переход заказчиков TI к Cortex-М4 позволяет снизить электропотребление системы и задействовать больший объем флэш-памяти, который необходим в случае, например, реализации пользовательского интерфейса с поддержкой многих языков или при построении универсального модуля управления двигателем с большим набором алгоритмов управления.

В настоящее время к числу применений семейства продукции Stellaris относятся бытовая техника; автоматизированный электропривод; системы мониторинга; управление системами отопления, вентиляции и другими службами зданий; сетевые устройства и коммутаторы; промышленная автоматика; электронные кассовые аппараты; контрольно-измерительное оборудование; медицинские приборы и игровые автоматы.

— Планирует ли TI развивать вычислительные платформы с использованием процессоров и FPGA?

— TI начала поставки новой платы расширения Stellaris FPGA Expansion Board для комплекта разработки DK-LM3S9B96, обеспечивающего быстрое построение систем с высокоскоростным интерфейсом для внешних процессоров. Новая плата позволяет разработчикам достаточно легко оценить возможности широкополосного параллельного обмена данными машина-машина (Machine-to-Machine, M2M), гибкого внешнего интерфейса периферии (External Peripheral Interface, EPI) и микроконтроллеров Stellaris.

С помощью M2M-режима EPI-интерфейса у проектировщиков недорогих приложений имеется возможность организовать интерфейс фото- или видеокамеры с низким разрешением с микроконтроллером Stellaris, который обеспечивает передачу кодированных изображений по Ethernet-сети. В этих системах обработка видео выполняется с помощью FPGA или DSP.

TI и далее намеревается использовать FPGA в подобных комплектах разработки.

— Как Вы относитесь к утверждению, что FPGA вытеснят в ближайшем будущем DSP-процессоры?

— Я абсолютно уверена, что FPGA не вытеснят DSP. Разработчикам встраиваемых систем приходится балансировать между стоимостью системы, ее энергопотреблением, функциональностью и временем выхода продукции на рынок. FPGA принадлежат к наиболее гибким решениям, позволяющим успешно преодолеть трудности, связанные с организацией логики, однако стоимость или потребление у FPGA — не самые низкие. Обсуждая вопросы проектирования с заказчиками, я обратила внимание на то, что FPGA применяются либо в проектах небольшой серийности (и потому менее дорогостоящих системах), либо когда у разработчиков имеются трудности с логическим блоком системы. Если приложение должно обладать большой вычислительной мощностью в реальном времени или низким потреблением, только DSP-процессор в состоянии удовлетворить этим требованиям.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2020 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты