MCUs für die Automatisierungstechnik
Für alles ein passendes Derivat
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Echtzeit-Kommunikation
Das proprietäre Kommunikations-Subsystem (PRU-ICSS) erlaubt die Integration industrieller Echtzeit-Kommunikationsprotokolle. Damit können Entwickler auf ein externes FPGA oder ASIC für die Kommunikation verzichten und zugleich Kosten und Komplexität des Gesamtsystems reduzieren. Die integrierten Treiberstufen können Standard-Datenraten über Leitungen mit mindestens 100 m Länge übertragen. Das PRU-ICSS kann auf ein und derselben Hardware mehrere Protokolle unterstützen. Hierfür gibt es Firmware, die von Texas Instruments im Rahmen des Industrial Software Development Kit zur Verfügung gestellt wird, sowie Protokoll-Stacks von Industriepartnern. Für das PRU-ICSS sind Echtzeit-Ethernet-, Feldbus-, Interface- und Redundanz-Protokolle, darunter beispielsweise zertifizierte Firmware für EtherCAT, Profibus und Profinet, EtherNet/IP, Sercos III und Powerlink verfügbar.
Darüber hinaus umfasst das PRU-ICSS wichtige Funktionen wie den direkten Zugriff auf E/A-Schnittstellen, UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter), MII (Media Independent Interface), MDIO (Management Data Input/Output) und weitere Peripheriefunktionen. Sein RISC-Kern (Reduced Instruction Set Computer) mit 32 bit lässt sich in C oder Assembler programmieren und gewährleistet ein zu 100 % deterministisches Verhalten. Zusätzlich bietet das PRU-ICSS noch einen weiteren Vorteil gegenüber ASICs oder FPGAs mit fest vorgegebenem Funktionsumfang, denn das Kommunikations-Subsystem lässt sich im Betrieb per Firmware Update um neue Funktionen erweitern. Das Kommunikations-Subsystem im AM335x enthält zur Unterstützung für Feldbus, Echtzeit-Ethernet oder zur Positionsrückmeldung eine Instanz, die zwei PRU-Kernen entspricht. Im AM437 stehen dem Entwickler vier PRU-Kerne mit optimierter Speicherkonfiguration zur Verfügung, sodass beispielsweise ein Echtzeit-Ethernet-Protokoll und eine Positionsrückmeldung realisiert werden kann. Im AM572x sind zwei komplette Kommunikations-Subsysteme auf dem Chip integriert, was ebenfalls vier PRU-Kernen entspricht. Damit können zum Beispiel zwei Echtzeit-Ethernet-Protokolle gleichzeitig ablaufen.
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Für jede Aufgabe der passende Sitara-Mikrocontroller
Auf der Feldebene eignet sich die AM335x-Reihe für E/A-Module mit Slave-Kommunikation (Bild). Die eigentliche Applikation läuft unter TI RTOS auf dem ARM-Prozessorkern, Feldbus- und Industrial-Ethernet-Kommunikation wird vom PRU-ICSS verarbeitet. Ebenfalls auf der Feldebene werden Antriebe eingesetzt, z.B. geregelt von einem AM437x. Sein für die Gleitkomma-Verarbeitung optimierter Cortex-A9 eignet sich für eine Vektorregelung. Eines der beiden PRU-ICSS übernimmt die Slave-Kommunikation und das zweite PRU-ICSS verarbeitet die vom Motor kommenden Signale des Positionssensors.
Auf der Steuerungsebene lassen sich alle Sitara-Mikrocontroller zur SPS-Unterstützung einsetzen. Die Wahl des Prozessors hängt hier von vielen Faktoren ab, wie etwa von Art und Anzahl der Ein-/Ausgänge. Ein weiteres Auswahlkriterium ist die Art der benötigten Master/Slave-Kommunikation. Vorteilhaft ist hier die Software-Kompatibilität zwischen den verschiedenen Mikrocontroller-Derivaten der Sitara-Familie. Für Bediensysteme bieten die Mikrocontroller AM572x die nötige Rechenleistung, z.B. für Industrie-PCs. Auf ihnen kann TI RTOS oder Linux laufen. Sie bieten zusätzlich zur industrieüblichen Kommunikation (Master/Slave) auch Schnittstellen wie PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) zur Ankopplung von leistungsfähiger Peripherie. Für grafikintensive Anwendungen und zur Videosignalverarbeitung enthalten die Mikrocontroller AM572x spezielle Hardware-Blöcke. Sie können HD-Videosignale bis 1080p60 sowie 2D- und 3D-Grafik verarbeiten. Für den Anschluss von Kameras stehen sechs oder mehr Eingänge zur Verfügung. Bis zu drei LCD-Ausgänge und ein HDMI-Anschluss lassen sich vom AM57x ansteuern.
Entwicklungs-Kits für die Automatisierungstechnik
Zu den Sitara-Mikrocontrollern bietet Texas Instruments Hard- und Software Development Kits an - mit dem TI RTOS Industrial Software Development Kit (SDK) auch speziell für Automatisierungs-Applikationen. Dieses SDK enthält einen echtzeitfähigen SYS/BIOS-Kernel, der wenig Speicherressource erfordert, Bootloader und Beispiel-Applikationen.
Die Autorin
| Elizabete de Freitas |
|---|
| leitet bei Texas Instruments das Team für industrielle Systemapplikationen und betreut Kunden in Europa, Nahost und Afrika in den Bereichen industrielle Kommunikation (drahtlos und drahtgebunden) und Sicherheit. Zuvor war sie im Bereich DSP als Produktmarketingmanagerin für ARM-basierte Mikrocontroller verantwortlich. Sie kam 1999 als Applikationsingeneurin für DSP-Software zu TI. Ihr Elektrotechnik-Studium an der Universität der Algarve, Portugal, schloss sie mit einer Bachelor-Arbeit ab, die sie an der Westsächsischen Hochschule Zwickau vollendete. |
asktexas@ti.com
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