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Anwendungsbeispiel ARM-Cortex

Dem Cortex-M4 Spitzenleistungen entlockt

5. Oktober 2010, 13:26 Uhr | Von John Weil (Freescale)

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Einsatz bei intelligenten Versorgungsnetzen und in der Medizintechnik

Intelligente Versorgungsnetze

Intelligente Strom-, Wasser- und Gaszähler und eine verbesserte Infrastruktur der Stromnetze sind die Voraussetzungen für ein effizientes Energiemanagement und eine flexible Verteilung der Energie. Das Herzstück künftiger Verfahren für effiziente Versorgungsnetze bilden Embedded-Controller und intelligente Netzwerke. Die Vernetzung von Modulen und Geräten stellt die MCUs vor hohe Anforderungen, z.B. die Verarbeitung von Stacks für die drahtlose und drahtgebundene Vernetzung und die präzise Berechnung von Messdaten. Das "intelligente Netz" der Zukunft setzt ein hohes Maß an Effizienz und Interaktion der verteilten Mikrocontroller voraus. Dazu werden Kommunikationslösungen wie netzgebundene Modems und Strom sparende Funkübertragungsverfahren benötigt, um eine automatische Erfassung der Zählerdaten und eine Kommunikation aller an das Netz angeschlossenen Geräte zu ermöglichen.

Daher sind Produkte notwendig, die über leistungsfähigere und komplexere Subsysteme für die Kommunikation verfügen und es dabei mit der Energiebilanz bisheriger MCUs aufnehmen. Die Cortex-M4-basierten Produkte der Kinetis-Familie können komplexere Kommunikationsprotokolle verarbeiten als 8- oder 16-bit-Produkte und dabei parallel die Erfassung der Energie (DMA- und DSP-Operationen) ermöglichen - damit haben heute selbst viele "herkömmliche" 32-bit-Mikrocontroller ihre Schwierigkeiten.

Mit den DSP-Funktionen eignet sich der Cortex-M4-Core wesentlich besser für solche Aufgaben. Prozessoren für intelligente Versorgungsnetze müssen über arithmetische Rechenleistung verfügen und sollten Stacks für Kommunikation über Funk und Ethernet bearbeiten können. Ein reines DSP-Produkt könnte messtechnische Aufgaben sehr gut bewältigen. Eine reine MCU mit 32-bit-Core würde sich gut für die drahtlose und die drahtgebundene Kommunikation eignen. Die Kombination beider Architekturen auf dem Cortex-M4 erfüllt die DSP- und 32-bit-MCU-Anforderungen im gleichen Core und erfüllt so die Erwartungen hinsichtlich einfacher Handhabung und Programmierbarkeit. Diese Kombination bedingt, dass sich die Erstellung von Standard-Code für den Kommunikations-Stack oder die Software-Applikation des Kunden wesentlich vereinfacht.

Medizintechnik

Die Halbleiter-Hersteller spielen eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung neuer Verfahren, die für Patientenüberwachung, Diagnose, Therapie und bildgebende Verfahren genutzt werden. Die erweiterten Power-Management-Funktionen unterstützen eine optimale Nutzung etwa von Mignonzellen für tragbare medizinische Geräte.

Ein Beispiel ist ein Blutzuckermessgerät zur Selbstüberwachung von Patienten mit Diabetes-Erkrankungen. Dieses batteriebetriebene Messgerät ist weitgehend inaktiv. Bei Bedarf wird es aufgeweckt, um komplexe arithmetische Operationen abzuarbeiten. Dabei werden Teststreifen unter Einbeziehung von Sensor-Daten und komplexen Filteralgorithmen analysiert. Der Cortex-M4-Kern kann diese Aufgabe äußerst schnell und damit effizient erfüllen. Ältere Cores würden wesentlich mehr Taktzyklen benötigen und damit wäre der Prozessor deutlich länger aktiv.