Soluzioni per la connettività embedded

Se esiste una caratteristica che tutti i nuovi dispositivi si sforzano di mostrare - a prescindere dall'applicazione finale - quella è la reattività. La capacità di reagire immediatamente è, ovviamente, un’illusione, sostenuta dalla velocità con la quale il microprocessore può rispondere a un evento. Il migliorare il tempo di risposta di un microprocessore è spesso direttamente influenzato dal software che sta eseguendo, tuttavia la metrica sottostante è il massimo numero teorico di istruzioni che possono essere eseguite al secondo, o Mips, conseguentemente il migliorare questo valore è stato a lungo la spinta per l'evoluzione dei microprocessori. C'è un certo numero di tecniche riconosciute per spingere verso l'altro le prestazioni, come misurare utilizzando l'unità standard di riferimento del Dhrystone Mips, o Dmips. I recenti membri della famiglia PIC32 di microcontrollori a elevate prestazioni di Microchip, i PIC32MZ, impiegano il recente core MIPS32 di Imagination Technologies, che combina con successo molte di queste tecniche per offrire un dispositivo che aumenta le prestazioni del triplo rispetto ai predecessori. Il core alla base dei PIC32MZ è il recentemente annunciato Mips microAptiv core, che dispone di estensioni Dsp e della instruction set architecture microMips, che consente una combinazione di istruzioni a 32- e 16-bit da eseguire nella memoria quasi alla massima velocità. In aggiunta, l'intero dispositivo è in grado di arrivare fino a 200 MHz, dal che, insieme, deriva un dispositivo che offre 330 Dmips; tre volte cioè le prestazioni della famiglia PIC32MX. Le estensioni Dsp microAptiv offrono 159 istruzioni aggiuntive che forniscono single-cycle access alle funzioni della microarchitettura che accelerano l'elaborazione dei segnali digitali, come multiply/accumulate. Questo significa algoritmi Dsp che possono eseguire in quasi il 75% di cicli istruzione in meno ciò che lo stesso algoritmo esegue sui PIC32MX. La PIC32MZ è la prima famiglia a utilizzare il microAptiv core che, come detto introduce le funzionalità microMips delle istruzioni 16-bit, che si traducono in una consistente maggiore densità del codice; anche il 30% di maggiore densità rispetto ai PIC32MX. Il PIC32MZ è anche in grado di operare ad una più elevata frequenza di clock, fino a 200 MHz, che quindi è circa due volte più veloce del PIC32MX. Insieme, queste caratteristiche portano un miglioramento del triplo delle prestazioni grezze, consentendo al PIC32MZ di soddisfare applicazioni che richiedano una risposta rapida mentre viene eseguito software persino più complesso.

Costruito per la connettività embedded

Il PIC32MZ integra un Ethernet 10/100 Mac e Phy e inoltre dispone del più elevato numero di canali seriali mai offerti prima in un dispositivo PIC. Queste caratteristiche, abbinate a un core di elevate prestazioni in grado di eseguire simultaneamente protocol stacks multipli, lo rendono l'Mcu a 32 bit ideale per applicazioni mirate alla connettività embedded. Un'altra novità per un microcontrollore PIC è l'aggiunta di una Usb Mac/Phy ad alta velocità integrata, completata da una duplice porta Can, che rinforza ulteriormente le credenziali di connettività del PIC32MZ. Oggi, un importante aspetto di ogni dispositivo connesso, è la sicurezza e, qui, il PIC32MZ offre parecchie caratteristiche progettate per rendere la connettività embedded molto più sicura. Un crypto engine hardware con funzionalità complete con un generatore di numeri casuali, offre una elevata capacità di trasmissione dati per criptazione/decriptazione e autenticazione, come Aes, 3Des, Sha, MD5 e Hmac. Oltre alle elevate prestazioni del core e al set di periferiche orientate alla comunicazione, il PIC32MZ offre anche due ulteriori innovazioni mai offerte prima su un microcontrollore PIC, entrambe pensate per soddisfare emergenti esigenze nel mondo reale delle applicazioni target; entrambe le innovazioni sono in accordo con la necessità di più sofisticati sistemi di memoria. Il fatto che un crescente numero di Oem stiano convincendosi che la crescente complessità del software embedded significhi upgrade in-field sta diventando inevitabile. Anziché ignorare questo trend come una problematica di sviluppo, produttori come Microchip stanno invece affrontando di petto l'esigenza, introducendo soluzioni innovative all' upgrade software in-field. The PIC32MZ è all'avanguardia in questo sforzo, integrando memorie Dual-Panel Flash che consentono di effettuare un completo aggiornamento software anche quando il dispositivo è in funzione, eseguendo codice programma alla massima velocità. Ciò è possibile dividendo la Flash embedded in due blocchi logici e fisici, o pannelli. Ogni pannello ha il suo proprio charge pump e circuito di programmazione, il che significa che un pannello resta efficacemente il pannello ombra fino al momento in cui esso diventa la memoria principale, rimpiazzandola. Poiché entrambi i pannelli essenzialmente operano separatamente, un pannello continua a lavorare a piena velocità mentre l'altro viene aggiornato in background, senza interrompere l'esecuzione del programma. Una volta che l'aggiornamento software sia stato installato e validato, il dispositivo può essere resettato e avviare l'esecuzione della memoria dal pannello appena programmato. Questa caratteristica consente di risolvere svariate problematiche software sul campo, senza interruzione del servizio, e al contempo di mantenere l'ultima versione funzionante del software in uno dei pannelli per tutto il tempo. I vantaggi di questa innovazione sono di vasta portata; le chiamate per assistenza saranno ridotte al minimo, le interruzioni di servizio potrebbero essere evitate del tutto e i bug software potrebbero essere risolti praticamente in tempo reale. Altra innovazione pensata per migliorare l'interfacciamento della memoria è l'aggiunta di una porta Sqi. Sqi (Serial Quad Interface), è un protocollo di interfaccia della memoria ad elevata velocità che utilizza fino a quattro collegamenti, al contrario delle più comuni interfacce Spi o I2C che utilizzano soltanto un pin per lo scambio di dati. L'interfaccia Sqi usa un bus multiplexato per accedere a 4 bit - o nibble - di memoria alla volta quando si accede a dispositivi di memoria Sqi compatibili, pur mantenendo la compatibilità Spi. Il microAptiv core utilizzato nel PIC32MZ utilizza una Mmu (Memory Management Unit) e cache di istruzioni e dati fino a 2048 KB con una memoria flash on-chip e fino a 512 kbyte di Sram, in grado di supportare protocol stacks multipli in esecuzione simultanea, oltre a un buffer per supportare elaborazione audio, e a un frame buffer per supportare video fino alla risoluzione Wqvga senza la necessità di un chip grafico esterno.

Supporto alla progettazione

Poiché la nuova famiglia PIC32MZ è sviluppata per applicazioni high-end orientate alla comunicazione che necessitino di grafica migliorata, prestazioni real-time più veloci, e sicurezza potenziata, viene supportata da un gran numero di kit di sviluppo che forniscono completo accesso alle sue periferiche avanzate e crypto engine (per quei membri della famiglia dotati del crypto engine, opzionale). Questi sono ulteriormente potenziati da una Multimedia Expansion Board II, Starter Kit Adapter and Plug-In Module che supporta le Explore 16 Modular Development Board. La recente aggiunta alla famiglia di Mcu 32 bit di Microchip porta le prestazioni, connettività e sicurezza ad un nuovo, più elevato livello, per i dispositivi embedded. Con un incremento del triplo nella potenza grezza del processore, l'aggiunta di 159 istruzioni Dsp-specific e dell'innovativo sottosistema di memoria, il PIC32MZ è ben posizionato per ispirare e alimentare una nuova generazione di dispositivi embedded.

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