Microchip Technology
MCU-Peripherals ersetzt Software
7. Oktober 2014, 15:52 Uhr |
Iris Stroh
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Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Intelligente Hardware-Blöcke
Jetzt zu den intelligenten Hardware-Blöcken, Müller verweist in diesem Zusammenhang auf folgende Funktionsblöcke:
- Configurable Logic Cell (konfigurierbare Logikzellen, kurz CLC): Microchip stattet mittlerweile auch seine 8-Bit-Controller mit konfigurierbaren Logikzellen aus, das quasi ein Mini-PLD darstellt. Der Entwickler kann die CLCs kundenspezifisch für seine eigenen Anforderungen auslegen und sie mithilfe des CLC Configuration Tool GUI als kombinatorische (AND/OR/XOR/NOT/NAND/NOR/XNOR) und sequentielle Logik (D Flip-Flop, JK Flip-Flop D Latch, SR Latch) konfigurieren. Die Eingangswerte können sowohl von anderen Peripherieblöcken als auch von Pins kommen, das Gleiche gilt für die Ausgangswerte. Die CLCs sind vom Prozessorkern unabhängig und funktionieren auch, während der Prozessorkern im Sleep-Modus ist. Müller: »Mit diesen CLCs lassen sich zusätzliche Hardware-Funktionen realisieren und Verbindungen von Peripherals und I/Os erweitern, wodurch Programm-Code eingespart und die CPU entlastet wird.« Die Nutzungsmöglichkeiten der CLCs sind vielfältig. So können Entwickler mit ihnen beispielsweise einen phasenverschobenen Datenmodulator, eine Sequenzierunglogik, einen Manchester Encoder, einen Aufwärtsregler mit Rückkopplung oder einen Schaltregler in Hardware implementieren. Microchip stellt auf seiner Web-Seite in diversen Applikations-Notes das notwendige Wissen zur Verfügung, um diese Funktionalitäten zu realisieren.
- Complementary Waveform Generator (CWG): Mit dem CWG steht separat zur PWM ein Funktionsblock zur Verfügung, mit dem sich ein komplementäres Rechtecksignal mit Totzonenregelung – Anstieg und Abfall können unabhängig voneinander gesteuert werden – für ein effizientes Synchronschalten erzeugen lässt. Die Eingangssignale können von internen Quellen einschließlich Komparator, PWM, CLC und NCO stammen. Der CWG ist mit einer Hardware-Abschaltung und einem Hardware-Neustart versehen und kann direkt an andere Peripheriefunktionen/externe Eingänge angeschlossen werden. Die CWG-Frequenz wird durch die Frequenz der PWM bestimmt. Müller: »Mithilfe der CWG lassen sich beispielsweise Halbbrückenschalter realisieren, die in vielen Applikationen wie Elektromotoren, Stromversorgungen, Batterieladegeräte oder in der LED-Beleuchtung benötigt werden.«
- Numerically Controlled Oscillator (NCO): Mit dem NCO steht ein programmierbarer Generator zur Erzeugung einer genauen linearen Frequenz zwischen 1 Hz und 500 kHz (numerische Frequenzsteuerung mit 16 Bit und 15 Hz pro Schritt) zur Verfügung. Müller: »Dank des NCOs kann ein 8-Bit-Controller mit einer Frequenz von beispielsweise 8 MHz den ganzen Frequenzbereich linear regeln.« Die Auflösung wird mit bis zu 20 Bit angegeben. Als Taktquelle können diverse interne und externe Taktgeber genutzt werden. Es werden zwei Ausgangsmodi unterstützt: feststehender 50%-Duty-Cycle und Pulsfrequenzmodulation. Mit dem NCO lassen sich einfach Applikationen realisieren, die eine genaue Frequenzregelung benötigen. Dazu zählen beispielsweise Beleuchtungssteuerung, Tongeneratoren, Vorschaltgeräte, Class D Audio-Verstärker. Müller: »Der NCO kann beispielsweise lineare Frequenzen für das Einschalten und Dimmen von Leuchtstofflampen erzeugen. Damit sinkt die Leistungsaufnahme, und die Lebensdauer der Leuchtstofflampe wird erhöht. Daneben ermöglicht die lineare Charakteristik des NCOs in Stromversorgungsanwendungen eine einfachere Regelfunktion, die schneller ausgeführt werden kann, die kürzere Verzögerungszeiten aufweist und bei der die Stabilität der Regelschleife erhöht ist.«
- Timer: Microchip hat bis zu vier Timer, ein 16-Bit-Timer und bis zu drei 8-Bit-Timer, in seine 8-Bit-Varianten integriert. Dazu kommen noch bis zu zwei ECCP-Module und bis zu zwei CCP-Module. »Dadurch können vier PWMs auf drei Zeitphasen laufen, so dass eine Dreiphasensteuerung problemlos realisierbar ist«, so Müller.
- Data Signal Modulator (DSM): Mit dem DSM können einfach kundenspezifische Kommunikationsprotokolle implementiert werden. Der DSM moduliert jedes Eingangssignal über ein Trägerfrequenz und erzeugt kundenspezifische digitale Bitmuster. Signale von folgenden Quellen können moduliert werden: von einem externen Pin, Taktreferenz, PWM, UART/SPI/I2C, aus einem Register-Bit und von den integrierten Komparatoren.
- Programmable Switch Mode Controller (PSMC): Der PSMC ist ein 16-Bit-PWM-Modul mit bis zu sechs konfigurierbaren Ausgängen. Der PSMC kann mit Taktsignalen aus externen Taktquellen, dem Systemtakt und einer unabhängigen 64-MHz-Taktquelle versorgt werden. Auch bei den Event-Inputs kann sich der Entwickler zwischen Komparatoren und externen Anschlüssen entscheiden. Der PSMC kann in verschiedenen Modi arbeiten und somit ein- und mehrphasige Applikationen unterstützen. »Mit dem PSMC können kundenspezifische, sehr schnelle PWM-Signale mit hoher Auflösung erzeugt werden, so dass Anwendungen wie Motorsteuerungen oder Stromversorgungen einfacher implementiert werden können«, erklärt Müller.
»8-Bit-Controller sind auch heute noch ein großer Markt mit Wachstumschancen, so dass wir auch zukünftig unser Portfolio in diesem Bereich ausbauen werden«, so Müller. Um an diesem Markt, in dem Microchip heute schon zu den führenden Unternehmen zählt, auch weiterhin gut partizipieren zu können, setze das Unternehmen unter anderem auf die oben beschriebene intelligente Peripherie, die »einzigartig im Markt ist«, so Müller. Abschließend betont er: »Mit diesen Peripherals lassen sich viele Anwendungen kostengünstig, schnell und vorallem leistungssparend realisieren. Wir haben auch 32-Biter-Controller im Produktspektrum, aber es ist ein absoluter Irrglaube, dass ich für jede Anwendung diese Leistungsklasse benötige, denn mithilfe dieser intelligenten Peripherie ist die Leistungsfähigkeit des eigentlichen Cores oft gar nicht ausschlaggebend; das meiste erledigt die richtige Peripherie allein.«
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