Superskalarer SH-Mikrocontroller mit 480 MIPS Rechenleistung für industrielle Anwendungen
Echtzeitfähiger Kommunikationskünstler
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
USB-Schnittstelle mit bis zu 480 Mbit/s
Über die letzten Jahre hinweg hat sich der Universal Serial Bus (USB) auch in vielen industriellen und anderen Embedded-Systemen etabliert. Der auf dem SH7203 integrierte USB-Controller ist als „Host“- oder „Function“-USB-Device einsetzbar. Des weiteren entspricht der Controller der USB Specification Revision 2.0 mit Full- und High-Speed-Datentransferraten von 12 bzw. 480 Mbit/s. Acht für beliebige Endpunkte zur Verfügung stehende Pipelines, 8 Kbyte Zwischenspeicher und unterschiedliche Transferarten wie „Control“-, „Interrupt“-, „Isochronous“- und „Bulk“-Transfer sorgen für einen effizienten Datendurchsatz. Zwei DMA-Kanäle und ein integrierter PHY vereinfachen zudem sowohl die software- als auch die hardwareseitige Handhabung.
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- LCD-Ansteuerung bis zu 1024 x1024 Pixel
Zu den Funktionen des SH7203-Controllers zählt auch ein integrierter LCD-Controller (Bild 4) für STN/ Dual- als auch STN/TFT-Grafik-Displays. Unterstützt werden Displays mit einer Datenbreite von 8, 12, 16 oder 18 bit und Größen von 16 x 1 bis zu 1024 x 1024 Bildpunkten. STN- und STN/Dual-Displays neigen je nach Ansteuerung leicht zum Flackern und zu Schattierungen. Um diese Schwächen zu eliminieren, verwendet der SH7203 ein spezielles 24-bit-„Space Modulation FRC“-Verfahren (Frame Rate Control). Als Besonderheit wird als Bildspeicher kein separates Video-RAM, sondern ein festgelegter Bereich im SDRAM verwendet. Ein integrierter, 2,4 Kbyte großer Zwischenspeicher sorgt dabei für stabile Bilder. Dank integriertem Rotations-Modul lassen sich zudem Bilddaten zwischen Quer- und Hochformat-Darstellung umschalten.
MTU2 vereinfacht Motoransteuerung
Besonderes Augenmerk haben die Entwickler des SH7203 der „Multi Function Timer Pulse Unit 2“ (MTU2) geschenkt. Die MTU2 verfügt über fünf Timer-Einheiten mit je 16 bit Auflösung. Im Bedarfsfall lassen sich auch zwei Kanäle zu einem 32-bit-Timer kaskadieren. Neben den Standard-Funktionen bietet die Einheit eine Vielzahl von speziellen Einstellungen für „Motion-Control“-Anwendungen. So können unter anderem Kanal 3 und 4 zusammengeschaltet werden, um sechs Ausgangssignale für eine dreiphasige komplementäre Pulsbreitenmodulation (PWM) mit Totzeit zu erzeugen.
Auch ein anderes Problem wurde gelöst: die Erzeugung der Tastverhältnisse des generierten Rechtecksignals im kompletten Bereich von 0 bis
100 %. Um dies zu ermöglichen, wurden die Timer bei der MTU2 so implementiert, dass sichergestellt ist, dass kein „Compare-Match“-Signal „verloren“ geht. Zusätzlich sind diese „PWM-Duty-Register“ gepuffert, so dass sie selbstständig von der Hardware aktualisiert werden.
Die MTU2 ist darüber hinaus in der Lage, ein Startsignal für die A/D-Umsetzung zu erzeugen, wobei dafür der höchste, der niedrigste oder beide Zählerstände als Trigger in Frage kommen. Wählbar ist auch eine Verzögerungszeit zwischen dem einstellbaren Zählstand und dem Startimpuls für die A/D-Umsetzung. Bis zu sieben Interrupts können so übersprungen werden. Der 8-Kanal-ADC weist eine Auflösung von 10 bit und eine Umsetzungszeit von 3,9 µs auf.
Informationen wie zum Beispiel Position, Richtung und Geschwindigkeit einer Achse lassen sich mit Drehgeber-Signalen als Timer-Eingangswerte und dem „Phase-Counting“-Mode, der von den Kanälen 1 und 2 der MTU unterstützt wird, berechnen. Dabei entscheiden der alte und der aktuelle Phasenunterschied zwischen zwei Eingangstaktsignalen, ob der Zähler weiterhin hoch- bzw. herunterzählt oder seine Zählrichtung ändert. Aus den Zählerständen ergeben sich dann die Rückschlüsse auf Position, Richtung und Geschwindigkeit der (Motor-)Achse. Selbst wenn ein dreiphasiger Motor angeschlossen ist, hat der SH7203 noch genügend Timer für andere Aufgaben. Dazu zählen die zwei 16-bit-Timer mit „Input Capture“- und „Output Compare“-Funktion. Bei Bedarf lassen sich diese beiden Timer zu einem 32-bit-Timer kaskadieren und Funktionen wie z.B. das Erzeugen eines Systemtaktes für den Scheduler eines Betriebssystems realisieren.
Trotz seiner Leistungsfähigkeit und des Funktionsumfangs liegt die Leistungsaufnahme des SH7203 typischerweise lediglich bei 0,5 W. Sogar zusammen mit externem Speicher lassen sich noch Werte unter 1 W realisieren – wenige Prozent dessen, was ein IPC aufnehmen würde. Zusätzlich stehen dem Anwender mit Sleep-Mode, Software-Standby-Mode, Deep-Standby-Mode und Module-Standby-Mode gleich vier Power-Down-Modi zur Verfügung. Im Modul-Standby-Mode werden grundsätzlich alle verzichtbaren Module vom Systemtakt getrennt.
- Echtzeitfähiger Kommunikationskünstler
- Komplettes IDE erleichtert den Einstieg
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- On-Chip-Peripherie kommt der eines Computermoduls nahe
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