Fpga e analogica per la gestione a livello scheda

CHIP –

La nuova generazione di dispositivi a segnali misti proposta da Lattice Semiconductor integra il controllo delle funzioni digitali e la gestione delle alimentazioni.

Con Platform Manager, Lattice Semiconductor propone la terza generazione di dispositivi a segnale misto sviluppati per semplificare in modo significativo la progettazione della circuiteria di controllo a livello scheda, integrando sezioni logiche ed analogiche programmabili per supportare molte delle funzioni più comuni, come la gestione dell'alimentazione e la logica di interfaccia. I chip Platform Manager permettono di ridurre il costo dell'integrazione sistemistica di tali funzioni ma soprattutto migliorano l'affidabilità e permettono una maggiore flessibilità. Le attuali schede a circuito stampato ospitano microprocessori e Dsp, Asic e logiche programmabili memorie volatili e non volatili, e tutta una serie di circuiti digitali per svolgere funzioni elementari di elaborazione e comunicazione. Sempre più spesso sulle schede sono presenti più alimentatori/trasformatori che forniscono livelli di tensione differenti a dispositivi (oppure a intere zone della scheda) in funzione delle caratteristiche circuitali, ma anche delle esigenze di controllo dei consumi e della dissipazione. Questi alimentatori devono anche essere accesi e spenti in una sequenza specifica, controllati per rilevare immediatamente eventuali malfunzionamenti e regolati, per ottenere i valori di tensione richiesta con la massima accuratezza. Inoltre, l'alimentazione principale della scheda richiede in molti casi la gestione ridondante e, nel caso delle ormai comuni schede plug-in, la possibilità di gestire l'inserzione o la disinserzione con alimentazione presente (hot swap).

La gestione dell'alimentazione
Tutte le funzioni che controllano i vari livelli di alimentazione sono chiamate nel complesso gestione dell'alimentazione. Con varie alimentazioni presenti, il sistema necessita di funzioni digitali di supporto come la distribuzione del segnale di reset, il controllo della configurazione di avvio per eventuali Fpga o Assp, i temporizzatori di supervisione e un'interfaccia bus di sistema per il microcontrollore. Queste funzioni digitali di supporto (spesso chiamate circuiti di gestione digitale) insieme alla gestione delle alimentazioni costituiscono la cosiddetta gestione di scheda o di piattaforma che viene realizzata utilizzando tutta una serie di chip più o meno diversificati. La nuova famiglia Platform Manager di Lattice integra in una soluzione su chip singolo tutte queste funzioni permettendo quindi di ridurre il numero dei componenti da integrare sulla scheda, con notevole risparmio di spazio e con minori rischi di errori dovuti alla complessità delle interconnessioni, offrendo inoltre un evidente risparmio di costi che viene valutato possano raggiungere anche il 50%, per quanto riguarda il solo costo dei componenti. A sua volta, la corretta gestione dell'alimentazione della scheda può migliorare considerevolmente l'affidabilità complessiva del sistema, perché quando si impedisce il funzionamento in condizioni anomale o di guasto si evita di danneggiare i componenti e il degrado della memoria di sistema e se tradizionalmente i progettisti spesso riducevano il numero degli alimentatori monitorati, oppure la velocità di risposta agli errori e l'accuratezza del monitoraggio, in funzione dei presumibili vincoli di costo complessivo del progetto con un compromesso più o meno accettabile, con. Platform Manager non è necessario rinunciare ad alcuna funzione, grazie alla capacità del dispositivo di monitorare fino a 12 livelli con un'accuratezza dello 0,7% e un tempo di risposta inferiore a 65 µS per i guasti sull'alimentazione.

I vantaggi del chip
Il chip offre numerosi vantaggi rispetto alla metodologia di progetto tradizionale, come una maggiore flessibilità, la riprogrammabilità su scheda e la progettazione e la simulazione basata su software abbreviando di settimane o persino mesi rispetto i tempi previsti per il progetto. In pratica, Platform Manager prosegue la strategia di Lattice, che per prima ha trasformato la progettazione dei sistemi di gestione dell'alimentazione su scheda con i propri prodotti Power Manager I e Power Manager II, adottati in una varietà di sistemi, estendendone i vantaggi attraverso l'integrazione di una gamma più ampia di funzioni. La famiglia Platform Manager consiste attualmente in due dispositivi, LPTM10-1247 e LPTM10-12107; il primo é in grado di monitorare 12 livelli di tensione e supporta 47 I/O digitali, mentre l'LPTM10-12107 monitora fino a 12 livelli di tensione e supporta 107 I/O digitali. Dal punto di vista funzionale, questi dispositivi includono sia un'unità per la gestione dell'alimentazione, sia una sezione per la gestione delle funzioni digitali su scheda. L'unità per la gestione dell'alimentazione consiste in una soglia programmabile, in un blocco comparatore differenziale di precisione all'ingresso con un'accuratezza dello 0,7%, in un Cpld a 48 macrocelle, in temporizzatori hardware programmabili, in un convertitore analogico-digitale a 10 bit, e in un blocco di regolazione per la regolazione fine e la regolazione dei margini degli alimentatori. La sezione di gestione delle funzioni digitali su scheda consiste in una Fpga a 640 Lut e in un blocco I/O di interfaccia realizzato in logica programmabile.

A supporto della progettazione
La famiglia di prodotti Platform Manager è supportata da PAC-Designer 6.0 e dal tool ispLEVER 8.1, pacchetti software gratuiti per la progettazione; inoltre Lattice fornirà alcuni progetti di riferimento e tre core IP gratuiti che eseguono funzioni comuni come l'accesso alla memoria non volatile, la regolazione dei margini ad anello chiuso e l'interfaccia verso il master di bus. È possibile ottenere informazioni dettagliate sui progetti di riferimento e scaricare i core IP dal sito web di Lattice. Inoltre, è disponibile un kit di sviluppo per la progettazione con Platform Manager contenente la scheda di valutazione completa con codice dimostrativo e documentazione. Questa scheda consente agli utenti di ottenere hardware completamente testato nel giro di cinque minuti e di ricompilare il codice sorgente fornito per ottenere un punto di avvio collaudato in trenta minuti. I nuovi dispositivi Platform Manager, attualmente in campionatura, saranno disponibili per intervalli di funzionamento commerciale e industriale, in package TQFP o BGA, mentre il prezzo, per alti volumi, dovrebbe essere inferiore ai 4 dollari.

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