Fabrikautomatisierung und Transportation im Fokus Infineons XMC-Mikrocontroller jetzt auch mit EtherCAT

Infineon hat eine neue Familie seiner XMC-Mikrocontroller vorgestellt. Die XMC4800 beinhalten einen Hardware-Block mit EtherCAT-Knoten, der neue Märkte in der Fabrikautomatisierung und im Bereich Transportation öffnen soll.

Infineon ist der erste Hersteller, der den EtherCAT-Knoten auf einem ARM Cortex-M-basierten Mikrocontroller mit On-Chip-Flashspeicher und Analog-/Mixed-Signal-Fähigkeit integriert. Die XMC4800-Serie wird mindestens 18 Produkte umfassen, die sich in Speicherkapazität, Temperaturbereich und Gehäuse unterscheiden. Die AEC Q100-Qualifizierung ist für alle XMC4800-Mikrocontroller vorgesehen. Damit eignen sie sich auch für den Einsatz in Nutz-, Bau- und Landwirtschaftsfahrzeugen.

Die XMC4800-Serie gehört zur XMC4000-Produktfamilie, die wir an dieser Stelle schon ausführlich beleuchtet haben. Entwickelt wurde XMC4000 speziell für den Einsatz in der Fertigungs- und Gebäudeautomatisierung sowie für elektrische Antriebe und Solarwechselrichter. XMC4800-Mikrocontroller sind im jeweiligen Gehäuse zu allen heutigen XMC4000-Mikrokontrollern pin- und code-kompatibel. Die XMC4800-Serie ermöglicht den Einsatz von EtherCAT auch unter rauen Bedingungen von bis zu 125 °C Umgebungstemperatur.

Um die notwendige Rechenleistung bereitzustellen, wurde die bislang aus maximal 120 MHz limitierte Taktfrequenz der XMC-Familie auf 144 MHz angehoben. Dazu gibt es bis zu 2 MB Embedded-Flashspeicher und bis zu 352 KB RAM. Die weitere Peripherie ist vom XMC4000 bereits bekannt und wurde von uns im Detail in unserer diesbezüglichen Analyse vorgestellt.

Neben EtherCAT implementierte Infineon sechs CAN-Knoten mit 256 Nachrichten-Objekten. Die weiteren Peripherie-Blöcke (Analog, Timer/PWM) wurde vom XMC4000 übernommen und von uns bereits ausführlich in unserer diesbezüglichen Analyse vorgestellt.

Die Gehäuse-Optionen der XMC4800-Serie sind LQFP-100, LQFP-144 und LFBGA-196. Muster der Serie XMC4800 mit EtherCAT wird es ab August 2015 geben. Der Produktionsstart ist für Q1 2016 vorgesehen. Wie schon für alle XMC-Mikrocontroller, wird es auch für die XMC4800-Serie Infineons kostenlose und integrierte Entwicklungsplattform DAVE geben.

Unter der Bezeichnung XMC4700 wird es auch eine Familie ohne EtherCAT-Block also nur mit CAN-Schnittstellen geben. Wir nehmen an, dass es sich um dasselbe Silizium wie beim XMC4800 handelt, bei dem EtherCAT deaktiviert wurde.

XMC4800 vs. Sitara

Die XMC4800-Serie ermöglicht sehr kompakte Systemdesigns mit EtherCAT-Konnektivität, denn mit ihr kann man auf einen dedizierten EtherCAT-ASIC, externen Speicher und Quartz für die Taktversorgung verzichten. Wettbewerber Texas Instruments unterstützt EtherCAT mit seinen Sitara-Chips, die auf einem deutlich rechenstärkeren ARM-Cortex-A-Applikationsprozessor, auf dem der EtherCAT-Slave-Stack läuft, aufbauen. Die sogenannte PRU mit zwei oder vier Echtzeit-Cores, auf denen die EtherCAT-Firmware läuft, unterstützen dabei nicht nur EtherCAT, sondern auch Marktführer ProfiNet (Marktanteil > 50 %) und EthernetIP. Dazu gibt es noch ein komplettes Display-Subsystem mit eigener GPU PowerVR SGX530 von Imagination. Dafür fehlen gegenüber dem XMC4800 On-Chip-Flash, der hohe Temperaturbereich sowie zumindest z.T. die Analog-/Timer-/PWM-Peripherie (teilweise kann diese im Sitara AM437x durch die PRU abgebildet werden).

Wenn man das halb leere Glas sieht, könnte man sagen, der XMC4800 unterstützt „nur“ EtherCAT, wenn man allerdings das halb volle Glas betrachtet, hat man auf eine Nische mit höchstem Wachstumspotenzial gesetzt. Im Oktober 2014 erfolgte ein weiterer wichtiger Schritt bezüglich der weltweiten Verbreitung: EtherCAT wurde nationaler Standard in China.

Seinerzeit hatte Dr. Wei Sun von der Standardization Administration of China (SAC) den Beschluss im Rahmen einer Zeremonie in Peking verkündet. Zu der offiziellen Veranstaltung, deren Gastgeber ITEI-Präsident Prof. Jinsong Ouyang war, trafen sich am 21. Oktober 2014 zahlreiche Experten verschiedenster Industriezweige im Gästehaus der chinesischen Regierung, wo SAC-Direktor Dr. Wei Sun verkündete, dass EtherCAT von sofort an als nationaler Standard GB/T 31230 in China anerkannt ist.

In enger Kooperation mit dem Instrumentation and Technology Economy Institute (ITEI) hatten zahlreiche ETG-Mitgliedsfirmen aus China sowie das lokale Ethercat Competence Center an der Beihang Universität maßgeblich zur Erstellung des Standards beigetragen.

Allerdings will man sich bei Infineon wohl nicht ausschließlich auf das wachstumsstarke Geschäft mit EtherCAT verlassen: Derzeit arbeitet man mit Schlüsselkunden an der Definition für weitere Produkte, die mehr Flexibilität und Rechenleistung liefern sollen.