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Neue Infineon-Mikrocontroller setzen auf ARM und innovative Peripherie

22. Januar 2012, 14:30 Uhr | Frank Riemenschneider

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Fortsetzung des Artikels von Teil 5

Vier A/D-Wandler für alle Fälle

In diversen Anwendungsfällen wie z.B. der Leistungsfaktorkorrektur bei dreiphasigen Systemen benötigt man neben den drei Phasenströmen noch einen weiteren Wert wie z.B. die Zwischenkreisspannung, um die Stellwerte für die PWM berechnen zu können. Als erster Cortex-M4-basierter Mikrocontroller bietet der XMC4000 vier A/D-Wandler, die mit einer Auflösung von 12 bit ausgeführt sind und jeweils eine Abtastrate von 2 MS/s bei einer Genauigkeit von ±4 LSB aufweisen. Im Interleave-Betrieb, wenn alle vier Wandler dasselbe Signal abtasten (Bild 6), wird eine Abstastrate von 6 MS/s bei 8 bit Genauigkeit und 4 MS/s bei 12 bit Genauigkeit erreicht.

Durch Oversampling kann eine Auflösung von 14 bit bei einer Genauigkeit von 1,5 mV erzielt werden. Die Abtastzeit beträgt im Minimum 70 ns und die Wandelzeit 500 ns. In einer programmierbaren Sequenz können mehrere Signale automatisch ohne Involvierung der Software konvertiert werden. Zumal können Grenzen für die Eingangssignale programmiert werden, bei deren Überschreitung ein Alarm ausgelöst wird. Ein externer Komparator wird damit überflüssig. Als Sicherheitsmerkmal ist die Erkennung einer unterbrochenen Leitung implementiert, zudem gibt es eine Selbstdiagnostik für Multiplexer und Konverter. Die vier A/D-Wandler können zudem so synchronisiert werden, dass identische Abtastpunkte sichergestellt sind.

Die D/A-Wandler haben zwei Kanäle und ebenfalls eine Auflösung von 12 bit. Ihr Lastwiderstand beträgt 15 kΩ und die Update-Rate 10 MHz. Als differenzielle Nichtlinearität (die Übertragungsfunktion eines realen Wandlers weicht von der theoretischen Form ab, da die Stufenbreiten nicht gleich sind; der Betrag der Abweichung vom Sollwert ULSB entspricht der differenziellen Nichtlinearität) sind ±2 bit angegeben, als integrale Nichtlinearität (diese beschreibt die Abweichung der Übertragungsfunktion des Umsetzers von einer idealen geraden Linie) ±4 bit.

Mittels einer automatischen, programmierbaren Wellenform-Erzeugung wird die CPU bei dieser Aufgabe überhaupt nicht benötigt. Gleiches gilt für einen 12‑bit-Hochlaufgeber mit einem programmierbaren Start- und Stop-Wert. Durch den schnellen DMA-Zugriff wird zudem eine aktive Rauschauslöschung unterstützt.

Fazit

XMC4000 ist eine Mikrocontroller-Familie für „Industrieanwendungen pur“. Peripherie wie einen Crypto-Prozessor, den z.B. STMicroelectronics mit dem STM32F4 anbietet, sucht man hier ebenso vergeblich wie eine Kamera-Schnittstelle. Beim Design legte Infineon besonderen Wert auf die Peripherie, die für entsprechende Applikationen hilfreich bzw. notwendig ist. Diese kann in dieser Form derzeit kein anderer Hersteller mit ARM-Cortex-M4-MCUs bieten.

Mit der integrierten Entwicklungsumgebung DAVE 3, die zum Nulltarif Compiler, Debugger und vor allen Dingen Codegenerator beinhaltet, lässt sich die Software-Entwicklungszeit signifikant verkürzen – ein kritischer Punkt in jedem Industrie-Projekt, wo die Software mittlerweile zwischen 60 und 70 % des Projekt-Gesamtaufwandes ausmacht. Die 18 Monate Wartezeit haben sich nach unserer Einschätzung definitiv gelohnt.