Neue Fähigkeiten für kernunabhängige Peripheriegeräte auf Microchip-Schaltkreisen.
- Ereignissystem
- Konfigurierbare Logikzelle
- Nulldurchgangsdetektor
- fortschrittlicher Wachhund
- Zyklische Redundanzprüfung (CRC/SCAN)
Derzeit haben 32-Bit-Chipsätze den größten Anteil am Markt für eingebettete Mikrocontroller, aber auch Systeme mit 8-Bit- und 16-Bit-Kernen werden häufig verwendet. Mikrocontroller dieser Art werden mit bekannten Kernen aufgebaut, die dank ihrer langen Marktpräsenz ausgiebig getestet und verfeinert wurden. Die Tools für diese Mikrocontroller wurden im Laufe der Jahre ebenfalls verbessert, und der Designer verfügt jetzt über eine Reihe hervorragender Compiler- und Funktionsbibliotheken, die den Softwareentwicklungsprozess erheblich verbessern. In modernen Systemen werden auch zusätzliche Funktionen implementiert, die das Anwendungsspektrum von Mikrocontrollern erweitern.
Ein wesentlicher Faktor, der zur Weiterentwicklung "einfacherer" 8- und -16-Bit-Mikrocontroller beiträgt, ist der Markt für Internet-of-Things-Anwendungen (Internet der Dinge, Internet der Dinge). Aufgrund der Vielzahl von Geräten und Anwendungen, die in diesem Segment tätig sind, sind die Systeme mit den Anforderungen eines geringen elektrischen Bedarfs konfrontiert. Dies gilt insbesondere für intelligente Sensoren mit drahtloser Konnektivität, tragbare Geräte, Informationssysteme, die herkömmliche Preisschilder in Geschäften ersetzen, Beacons usw. Sehr oft sind Geräte dieser Art batteriebetrieben und die Benutzer benötigen eine maximale Arbeitszeit, ohne die Batterie austauschen zu müssen. In diesen Anwendungen sind 8- und 16-Bit-Mikrocontroller unübertroffen, die einfach in einen Low-Power-Modus versetzt (und schnell aufgeweckt) werden können, in dem sich ihre Peripherie und/oder ihr Kern im Energiesparmodus befinden und sie aktiviert sind / nur in der Zeit geweckt, die notwendig ist, um die notwendigen Aktionen durchzuführen.
In modernen Mikrocontrollern werden Peripheriebausteine eingesetzt, die unabhängig von der CPU funktionieren und bestimmte Aufgaben (die im herkömmlichen Sinne unter Beteiligung der CPU in Software durchgeführt wurden) eigenständig und in Hardware ausführen können. Dies fördert einen geringen Stromverbrauch und setzt die Rechenleistung eines relativ kleinen Mikrocontrollers frei, dessen Kern aus Sicht einer Anwendung wichtige Aufgaben erfüllen kann. Die Verwendung dieser Module verkürzt die Entwicklungszeit einer neuen neuen Anwendung. Darüber hinaus können solche Peripheriemodule verschiedener Art, die in Mikrocontrollern implementiert sind, intern zu größeren Blöcken kombiniert werden, die die Implementierung komplexerer Funktionen ermöglichen. Um dem Designer die Konfiguration von Kernel-unabhängigen Peripheriemodulen (Kernel-Independent Peripherals, CIP) zu erleichtern, stellt der Hersteller Tools mit einer benutzerfreundlichen grafischen Oberfläche zur Verfügung. Mikrocontroller mit den vorgenannten Eigenschaften durften im Angebot der Firma Microchip nicht fehlen.
AVR128DB
Die Mikrocontroller-Familie AVR128DB kombiniert die Leistung eines stromsparenden AVR®-Kerns mit einer Reihe von kernunabhängigen Peripheriegeräten (CIPs) und einer Vielzahl analoger Onboard-Peripheriegeräte. Die Fähigkeit, mit einer Versorgungsspannung von 5 V zu arbeiten, erhöht die Störfestigkeit.
Im Folgenden werden wir hauptsächlich auf die CIP-Peripherie eingehen, die in der AVR128DB-Serie verfügbar ist, obwohl die Funktionalität der Systeme selbst viel größer ist. In Mikrocontrollern der AVR128DB-Familie finden wir unter anderem A/D-Wandler und 10-Bit-DACs (dh D/A-Wandler), RTC-System (Echtzeituhr), PWM-Generatoren (einschließlich 12-Bit-TCB-Generatoren) .angepasst an Stromversorgungssysteme), USART-Hardware, SPI- und TWI-Schnittstellen), Referenzspannungsquellen, die für genaue Messungen nützlich sind, Komparatoren, die Fähigkeit, externe Interrupts auf allen I/O-Pins zu erzeugen. AVR128DB-Schaltungen sind auch mit eingebauten Operationsverstärkern (bis zu 3 Stück) ausgestattet. In Kombination mit Analog-Digital-Wandlern ermöglichen sie eine umfangreiche und präzise Verarbeitung von Eingangssignalen. Mikrocontroller haben auch einen E/A-Port, der angepasst ist, um mit verschiedenen Logikpegeln (von 1.8 V bis 5.5 V) zu arbeiten, wodurch die Verwendung externer Wandler unnötig wird, was der nächste Schritt auf dem Weg zur Miniaturisierung und Energieeffizienz der hergestellten Systeme ist von Microchip verwendet werden. Wir empfehlen Ihnen, sich mit dem kompletten Angebot vertraut zu machen.
Ereignissystem
Event System ist ein leistungsstarker Mikrocontroller-Kernel-Downloader. Damit können Sie einfache Abhängigkeiten zwischen Ereignissen festlegen. Bedingte Anweisungen werden ohne den Kernel ausgeführt (oder ihn sogar aufwecken). Ein Beispiel ist eine vom Programmcode unabhängige Tastenbedienung. Das Überschreiten der am Komparator eingestellten Potentialdifferenz kann beispielsweise dazu führen, dass der Wandler an einem bestimmten Pin aktiviert wird, zu zählen beginnt usw. Eine solche Funktionalität reduziert die für den Betrieb des Geräts erforderliche Codemenge und erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit des gesamten Mikrocontrollers.
Konfigurierbare Logikzelle
Konfigurierbare CLC-Logikblöcke sind eine ähnliche Funktion, die auch im Modus mit reduziertem Stromverbrauch aktiv ist. Es ermöglicht Ihnen, logische Operationen mit Signalen von externen und internen Quellen (Zähler, Register) durchzuführen und das Ergebnis der Operation an eines der Peripheriegeräte oder Ausgangspins zu übertragen. Dies vermeidet die Verwendung von bedingten Anweisungen in Ihrem Programmcode. Das CLC-Modul führt die Funktionen von Logikgattern (AND, OR, XOR, NOT und deren Kombinationen), Latches oder Flip-Flops ohne die energieverbrauchende Aktivierungsprozedur aus.
Nulldurchgangsdetektor
Das ZCD-Modul wird verwendet, um Interrupts auszulösen, wenn das AC-Signal die Schwelle bei Nullpotential (relativ zum GND des Mikrocontrollers) überschreitet. Das in den Mikrocontroller eingebaute System kann die Spannung direkt von der Stromleitung abtasten; Das einzige passive Element, das in diesem Fall benötigt wird, ist ein in Reihe geschalteter Strombegrenzungswiderstand und (optional) ein Pull-up-Widerstand. Eine äquivalente analoge Schaltung würde viel mehr Komponenten erfordern. Die ZCD-Funktionalität ermöglicht eine effektive Triac-Steuerung (Lichtdimmung, Heizungsregelung), die Überwachung der Netzqualität (Periodenmessung) oder die Begrenzung von EMI-Störungen in Schaltkreisen, die die Stromversorgung eines bestimmten Geräts mit Wechselstrom steuern (eingeschaltet, wenn die Sinuswelle nahe bei XNUMX liegt). Null, wodurch plötzliche Spannungssprünge und die von ihnen erzeugten elektromagnetischen Störungen eliminiert werden). Zusätzlich kann die Peripherie so konfiguriert werden, dass sie eine bestimmte Art von Überschwingen signalisiert (steigende Kurve, fallende Kurve oder beides). Das ZCD-Signal muss nicht programmiert werden und kann an einen der I/O-Pins des Mikrocontrollers gesendet werden.
fortschrittlicher Wachhund
Selbst die am besten entworfene digitale Schaltung, die ohne Fehler und wiederholt überarbeiteten Code funktioniert, kann "abstürzen". Dieses Problem kann aus vielen Gründen auftreten, die manchmal nichts mit den vom Code ausgeführten Funktionen zu tun haben. Es kann die zulässige Betriebstemperatur oder eine Störung in der Stromleitung überschritten werden. Der grundlegende Schutz gegen solche Situationen sind Watchdog Counter (WDT), die unabhängig vom ausgeführten Programm arbeiten. Falls die Ausführung des Befehls länger als erwartet dauert, setzt WDT den Mikrocontroller zurück. Bei der AVR128DB-Familie ist es möglich, eine „Zeitzone“ zu programmieren (Watchdog-Timer im Fenstermodus, WWDT), in der das Programm ausgeführt wird. Im Falle einer solchen Überprüfung wird der Betrieb des Geräts unterbrochen und von Anfang an neu gestartet, sowohl im Fall einer zu langen als auch einer zu kurzen Zeitspanne zwischen Antworten des Kernels. Im letzteren Fall ist es möglich, dass ein Teil der Anweisung mit negativen Folgen nicht ausgeführt wurde, insbesondere wenn die unterlassene Betätigungssperre in direktem Zusammenhang mit dem Schutz des Schaltungs- oder Gerätebedieners stand (z. B. ein unbemerktes Endschaltersignal).
Zyklische Redundanzprüfung (CRC/SCAN)
Die Generierung und Überprüfung einer Prüfsumme ist ein häufig verwendetes Verfahren, um eine effiziente Kommunikation zwischen Systemen in Mikroprozessorsystemen sicherzustellen. Leider verbraucht die Softwareimplementierung einer solchen Überprüfung viel Rechenleistung der beteiligten Systeme und kann darüber hinaus deren Arbeit verlangsamen. Besonders bei 8-Bit-Laufwerken, die mit einer begrenzten Frequenz laufen (um Strom zu sparen). Die neuesten Mikrocontroller von Microchip (sowohl PIC als auch AVR) wurden mit Peripheriegeräten ausgestattet, die automatisch eine Prüfsumme (sogar in Form eines 32-Bit-Polynoms) generieren und in einem für Programme zugänglichen Register ablegen. Die als SCAN bezeichnete Funktionalität ermöglicht dem CRC-System den direkten Zugriff auf den Speicher des Mikrocontrollers, was auch die Arbeit mit Prüfsummen verbessert.
Ein Beispiel für den Einsatz von CIP-Modulen in konkreten Anwendungen und die Vorteile, die ihr Einsatz bei der Erstellung von Schaltungen bringt, die komplexe Funktionalitäten implementieren, werden unten in den vom Hersteller vorbereiteten Videos gezeigt.
Inhalt produziert von Transfer Multisort Elektronik Sp. z oo
Originalquelle des Textes: https://www.tme.eu/es/news/library-articles/page/43645/Ahorro-energetico-con-microcontroladores-AVR128DB/
