Das neueste Mitglied der PIC32-Familie von Microchip erhöht Leistung, Integration und Konnektivität.
Wenn es eine Eigenschaft gibt, die alle modernen Geräte anstreben – unabhängig von der endgültigen Anwendung –, dann ist es die Reaktionsgeschwindigkeit. Die Fähigkeit, "sofort" zu reagieren, ist natürlich eine Illusion, basierend auf der Geschwindigkeit, mit der der Mikroprozessor auf ein Ereignis reagieren kann.
Die Reaktionszeitverbesserung eines Mikroprozessors wird oft durch die laufende Software beeinflusst; Die zugrunde liegende Metrik ist jedoch die maximale Anzahl von Anweisungen, die pro Sekunde ausgeführt werden können, oder MIPS. Daher hat die konsequente Verbesserung dieser Zahl die Entwicklung von Mikroprozessoren lange vorangetrieben.
Es gibt eine Reihe bekannter Techniken zur Leistungssteigerung, die unter Verwendung der Dhrystone-Standardeinheit MIPS oder DMIPS gemessen werden. Das neueste Mitglied der PIC32-Familie von Hochleistungs-Mikrocontrollern, der PIC32MZ, enthält den fortschrittlichsten Kern von Imagination Technologies, den MIPS32, und kombiniert erfolgreich viele dieser Techniken, um ein Gerät zu liefern, das dreimal leistungsfähiger ist als sein Vorgänger.
Das Herzstück des PIC32MZ ist der kürzlich angekündigte microAptiv™ MIPS-Kern mit DSP-Erweiterungen und einer microMIPS®-Befehlssatzarchitektur, die das Mischen von 32-Bit- und 16-Bit-Befehlen zur Ausführung aus dem Speicher mit nahezu voller Geschwindigkeit ermöglicht. Darüber hinaus ist das gesamte Gerät in der Lage, bis zu 200 MHz zu arbeiten, was zu einem Gerät führt, das insgesamt 330 DMIPS liefert und damit die Leistung der PIC32MX-Familie verdreifacht.
Die DSP-Erweiterungen von microAptiv stellen zusätzliche 159 Befehle bereit, um einen Single-Cycle-Zugriff auf Mikroarchitekturfunktionen bereitzustellen, wodurch eine beschleunigte digitale Signalverarbeitung, wie z. B. Multiplizieren/Akkumulieren, ermöglicht wird. Das bedeutet, dass DSP-Algorithmen in 75 % weniger Befehlszyklen ausgeführt werden können als derselbe Algorithmus, der auf dem PIC32MX ausgeführt wird. PIC32MZ ist die erste Familie, die den microAptiv-Kern verwendet, der, wie oben erwähnt, auch die 16-Bit-Befehls-microMIPS-Funktion enthält, was zu einer deutlich höheren Codedichte führt; bis zu 30 % höher als bei PIC32MX.
PIC32MZ kann auch mit höheren Taktraten von bis zu 200 MHz betrieben werden, was etwa doppelt so schnell ist wie PIC32MX. Zusammengenommen verdreifachen diese Merkmale die als Rohdurchsatz gemessene Leistung und ermöglichen es den PIC32MZ-Mikrocontrollern, auf Anwendungen abzuzielen, die schnellere Reaktionszeiten erfordern, wenn immer komplexere Software ausgeführt wird.
Entwickelt für eingebettete Konnektivität
Die PIC32MZ-Familie integriert MAC- und 10/00-Ethernet-PHY sowie die höchste Anzahl serieller Kanäle, die jemals in einem PIC-Gerät erreicht wurde. Diese Merkmale, zusammen mit einem Hochleistungskern, der mehrere Protokollstapel gleichzeitig ausführen kann, machen ihn zum leistungsstärksten 32-Bit-Mikrocontroller für Anwendungen, die auf eingebettete Konnektivität abzielen. Eine weitere Premiere für einen PIC®-Mikrocontroller ist die Hinzufügung eines integrierten Hochgeschwindigkeits-USB-MAC/PHY, ergänzt durch zwei CAN-Ports, die die Konnektivitätsmerkmale des PIC32MZ verstärken.
Ein wichtiger Aspekt für jedes vernetzte Gerät ist heute die Sicherheit, und unter diesem Gesichtspunkt bietet die PIC32MZ-Familie eine ganze Reihe von Funktionen, die darauf ausgelegt sind, eine sicherere eingebettete Konnektivität zu erreichen. Eine vollständige Hardware-Kryptografie-Engine mit Zufallszahlengenerator bietet eine leistungsstarke Verschlüsselung/Entschlüsselung und Authentifizierung von Daten wie AES, 3DES, SHA, MD5 und HMAC.
Zusammen mit dem Hochleistungskern und dem kommunikationsorientierten Peripheriesatz enthält der PIC32MZ auch zwei weitere Innovationen, die noch nie zuvor in einem PIC®-Mikrocontroller angeboten wurden. Beide versuchen, die Anforderungen in den Anwendungen zu erfüllen, auf die sie gerichtet sind; Beide Innovationen adressieren den Bedarf an ausgefeilteren Speichersystemen.
Eine wachsende Zahl von OEMs stellt fest, dass die zunehmende Komplexität eingebetteter Software Upgrades im Feld unmöglich macht. Anstatt diesen Trend als Entwicklungsproblem zu betrachten, gehen Hersteller wie Microchip diesen Bedarf voll und ganz an, indem sie innovative Lösungen für Software-Upgrades vor Ort einführen.
Der PIC32MZ steht bei diesen Bemühungen an vorderster Front, indem er Dual-Panel-Flash-Speicher integriert, der ein vollständiges Software-Upgrade ermöglicht, während das Gerät läuft, und den Programmcode mit voller Geschwindigkeit ausführt. Dazu wird eingebetteter Flash in zwei physische und logische Blöcke oder Panels unterteilt. Jedes Panel hat seine eigene Ladungspumpe und Programmierschaltung, was bedeutet, dass ein Panel bis zu dem Punkt, an dem es zum Hauptspeicher wird, effektiv ein Phantomspeicher ist. Da beide Panels grundsätzlich unabhängig voneinander arbeiten, läuft ein Panel mit voller Geschwindigkeit weiter, während das andere im Hintergrund aktualisiert wird, ohne den Programmablauf zu unterbrechen. Sobald das Software-Update installiert und validiert ist, kann das Gerät neu gestartet werden und die Speicherausführung über das neue geplante Panel starten.
Mit dieser Funktion können Sie eine ganze Reihe von Softwareproblemen vor Ort beheben, ohne den Service zu unterbrechen, während Sie den letzten bekannten Abschnitt guter Software jederzeit auf einem Dashboard behalten. Die Vorteile, die diese Innovation mit sich bringt, sind weitreichend; Serviceeinsätze werden minimiert, Serviceunterbrechungen können vollständig vermieden und Softwarefehler nahezu in „Echtzeit“ behoben werden.
Die andere Innovation, die versucht, die Speicherschnittstelle zu verbessern, ist das Hinzufügen eines SQI-Ports. SQI (Serial Quad Interface) ist ein Hochgeschwindigkeits-Speicherschnittstellenprotokoll, das bis zu vier Drähte verwendet, im Gegensatz zu gängigeren Schnittstellen wie SPI oder I2X, die nur einen Pin für den Datenaustausch verwenden. Die SQI-Schnittstelle verwendet einen Multiplex-Bus, um beim Zugriff auf SQI-kompatible Speichergeräte gleichzeitig auf 4 Bits – auch Nibbles oder Halbbytes genannt – des Speichers zuzugreifen, während gleichzeitig die Kompatibilität mit SPI aufrechterhalten wird.
Der im PIC32MZ verwendete microAptiv-Kern verfügt über eine Memory Management Unit (MMU) und Befehls- und Daten-Caches, bis zu 2048 KB Onboard-Flash und bis zu 512 KB SRAM, die mehrere Stacks von Protokollen unterstützen können, die gleichzeitig arbeiten, sowie a Pufferspeicher für die Audioverarbeitung und Bildpuffer für Displays mit Auflösungen bis zu WQVGA, ohne dass eine externe Grafikschaltung erforderlich ist.
Gestaltungsunterstützung
Da die neue PIC32MZ-Familie für kommunikationsorientierte High-End-Anwendungen entwickelt wurde, die verbesserte Grafik, schnellere Echtzeitleistung und erhöhte Sicherheit erfordern, wird sie von einer Reihe von Entwicklungskits unterstützt, die vollen Zugriff auf ihre fortschrittlichen Peripheriegeräte und Verschlüsselungsmodule bieten ( für Familienmitglieder, die die Verschlüsselungs-Engine als Option hinzufügen).
Diese werden von der Multimedia-Erweiterungskarte (Multimedia Expansion Board II), einem Adapter (Starter Kit Adapter) und einem Plug-in-Modul (Plug-In) mit Strom versorgt, das mit der modularen Entwicklungskarte Explore 16 kompatibel ist.
Das neueste Mitglied der 32-Bit-Mikrocontroller-Familie von Microchip bringt Leistung, Konnektivität und Sicherheit innerhalb von Embedded-Geräten auf ein neues Niveau. Mit Fähigkeiten, die die Rohleistung des Prozessors verdreifachen, der Integration von 159 DSP-spezifischen Anweisungen und dem innovativen Speichersubsystem ist der PIC32MZ gut positioniert, um eine neue Generation von eingebetteten Geräten zum Leben zu erwecken.
