La incorporación más reciente a la familia PIC32 de Microchip aumenta las prestaciones, la integración y la conectividad.
Si hay una característica que todos los dispositivos modernos se esfuerzan en demostrar – con independencia de la aplicación final – es la rapidez de respuesta. La capacidad de reaccionar “inmediatamente” es, por supuesto, una ilusión basada en la velocidad con la que el microprocesador puede responder ante un evento.
La mejora del tiempo de respuesta de un microprocesador se ve influida a menudo por el software ejecutado; sin embargo, la métrica subyacente es el máximo número de instrucciones que puede ejecutarse por segundo, o MIPS. De ahí que la consiguiente mejora de esta cifra haya impulsado desde hace tiempo la evolución de los microprocesadores.
Existen diversas técnicas bien conocidas para elevar las prestaciones, que se miden utilizando la unidad estándar de Dhrystone MIPS o DMIPS. El último miembro incorporado a la familia PIC32 de microcontroladores de altas prestaciones, el PIC32MZ, incorpora el núcleo más avanzado de Imagination Tecnologies, el MIPS32, que combina con éxito muchas de estas técnicas para suministrar un dispositivo que triplica las prestaciones respecto a su predecesor.
El centro del PIC32MZ es el recientemente anunciado núcleo MIPS microAptiv™, que se caracteriza por sus extensiones DSP y una arquitectura de conjunto de instrucciones microMIPS® que permite combinar instrucciones de 32 y 16 bit para ejecutar desde memoria a una velocidad cercana a la máxima. Además, todo el dispositivo es capaz de trabajar hasta 200 MHz, lo cual da como resultado en su conjunto un dispositivo que proporciona 330 DMIPS, triplicando por tanto las prestaciones de la familia PIC32MX.
Las extensiones DSP de microAptiv proporcionan otras 159 instrucciones para ofrecer acceso en un solo ciclo a las características de la microarquitectura, permitiendo así un proceso de señal digital acelerado, como en el caso de multiplicación/acumulación. Esto significa que los algoritmos DSP pueden ejecutarse en un número de ciclos de instrucciones un 75% menor que el mismo algoritmo ejecutado en el PIC32MX. PIC32MZ es la primera familia en utilizar el núcleo microAptiv, que como se ha señalado antes incorpora también la función microMIPS de instrucciones de 16 bit, dando así como resultado una densidad de código significativamente más elevada; hasta un 30% mayor que para PIC32MX.
PIC32MZ es también capaz de trabajar a velocidades de reloj más elevadas, hasta 200 MHz, es decir, alrededor del doble de rápido que PIC32MX. En conjunto, estas características triplican las prestaciones medidas como rendimiento bruto, y permiten que los microcontroladores PIC32MZ se dirijan a aplicaciones que exijan tiempos de respuesta más rápidos cuando ejecutan un software cada vez más complejo.
Construido para conectividad embebida
La familia PIC32MZ integra MAC y PHY Ethernet 10/00 así como el mayor número de canales serie alcanzado hasta ahora en un dispositivo PIC. Estas características, junto con un núcleo de altas prestaciones capaz de ejecutar múltiples pilas de protocolos simultáneamente, lo convierten en el microcontrolador de 32 bit más potente para aplicaciones destinadas a conectividad embebida. Otra primicia para un microcontrolador PIC® es la incorporación de un MAC/PHY USB de alta velocidad integrado, complementado por puertos CAN dobles que refuerzan las credenciales de conectividad del PIC32MZ.
Un asecto importante para cualquier dispositivo conectado en la actualidad es la seguridad y desde este punto de vista la familia PIC32MZ ofrece toda una serie de funciones diseñadas para lograr una conectividad embebida más segura. Un motor criptográfico de hardware completo, con un generador de números aleatorios, proporciona criptografiado/descriptografiado y autenticación de datos de alto rendimiento, como AES, 3DES, SHA, MD5 y HMAC.
Junto con el núcleo de altas prestaciones y el conjunto de periféricos orientado a comunicaciones, el PIC32MZ también incorpora otras dos innovaciones nunca antes ofrecidas en un microcontrolador PIC®. Ambas tratan de hacer frente a las necesidades en las aplicaciones a las que se dirige; ambas innovaciones afrontan la necesidad de sistemas de memoria más sofisticados.
Un número cada vez mayor de fabricantes OEM observan que la creciente complejidad del software embebido provoca que las actualizaciones en campo resulten inviables. En lugar de considerar esta tendencia como un problema de desarrollo, fabricantes como Microchip están abordando de lleno esta necesidad mediante la introducción de soluciones innovadoras para la actualización de software en campo.
El PIC32MZ se encuentra a la vanguardia de este esfuerzo al integrar memoria Flash de doble panel que permite una actualización completa del software mientras el dispositivo se encuentra en funcionamiento, ejecutando el código de programa a máxima velocidad. Lo consigue dividiendo la Flash embebida en dos bloques físicos y lógicos, o paneles. Cada panel tiene su propia bomba de carga y circuito de programación, lo que significa que un panel es, efectivamente, memoria fantasma hasta el punto en que se convierte en la memoria principal. Dado que ambos paneles funcionan básicamente de forma independiente, un panel continúa funcionando a máxima velocidad mientras el otro se actualiza en segundo plano sin interrumpir la ejecución del programa. Una vez instalada y validada la actualización de software, el dispositivo puede reiniciarse e iniciar la ejecución de la memoria desde el nuevo panel programado.
Esta característica permite solucionar que todo un conjunto de problemas de software en campo sin interrumpir el servicio, conservando al mismo tiempo y en todo momento la última sección conocida de software bueno en un panel. Las ventajas que aporta esta innovación son de gran alcance; se minimizan las llamadas de servicio, se pueden evitar por completo las interrupciones de servicio y los fallos de software se podrían resolver prácticamente en “tiempo real”.
La otra innovación que trata de mejorar la interconexión de memoria es la incorporación de un puerto SQI. SQI (Serial Quad Interface) es un protocolo de interface de memoria de alta velocidad que utiliza hasta cuatro hilos, a diferencia de interfaces más comunes como SPI o I2X que utilizan solo una patilla para intercambio de datos. El interface SQI emplea un bus multiplexado para acceder a 4 bit – también denominados nibbles o medios bytes – de memoria al mismo tiempo cuando se accede a dispositivos de memoria compatibles SQI, conservando asimismo la compatibilidad con SPI.
El núcleo microAptiv utilizado en el PIC32MZ dispone de una Unidad de Gestión de Memoria (Memory Management Unit, MMU) y de caches de instrucciones y datos, hasta 2048 KB de Flash integrada y hasta 512 KB de SRAM, capaces de ofrecer soporte a múltiples pilas de protocolos que trabajen simultáneamente, así como un espacio de buffer para proceso de audio y buffers de trama para visualizadores con resoluciones hasta WQVGA sin necesidad de un circuito gráfico externo.
Soporte para diseño
Dado que la nueva familia PIC32MZ se ha desarrollado para aplicaciones orientadas a comunicaciones de alto nivel que necesitan gráficos mejorados, unas prestaciones en tiempo real más rápidas y una mayor seguridad, cuenta con el soporte de todo un conjunto de kits de desarrollo que proporcionan acceso completo a sus periféricos avanzados y motores de criptografiado (para aquellos miembros de la familia que incorporan el motor de criptografiado de manera opcional).
Éstos se ven potenciados por la tarjeta de expansión multimedia (Multimedia Expansion Board II), un adaptador (Starter Kit Adapter) y un módulo enchufable (Plug-In) compatible con la tarjeta de desarrollo modular Explore 16.
La incorporación más reciente a la familia de microcontroladores de 32 bit de Microchip lleva las prestaciones, la conectividad y la seguridad a unos nuevos niveles dentro de los dispositivos embebidos. Con unas prestaciones que triplican el rendimiento en bruto del procesador, la incorporación de 159 instrucciones específicas DSP y el innovador subsistema de memoria, el PIC32MZ está en buenas condiciones para hacer realidad nueva generación de dispositivos embebidos.
