СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-8

рия разработчика Atmel AVR Studio 5, поддерживающийработу со всемимик роконтроллерами AVR с разрядностью 8 и 32 бита и позволяющий использо вать подключаемые модули (plug in’s), созданные сторонними компаниями. Этот инструментарий облегчает воз можностьмиграции с вычислительных платформ малой разрядности на 32 разрядные микроконтроллеры. В состав Atmel AVR Studio 5 входят: редактор, поддерживающий техноло гии для ускорения генерации кода, программа для создания проектов, биб лиотека исходных кодов программных модулей AVR Software Framework, ком пилятор GNUC/C++, симулятор и поль зовательский графический интерфейс (front end visualizer) для всех програм маторов и внутрисхемных отладчиков, поддерживающих разработку прило жений на основе микроконтроллеров семейства AVR. Новая среда разработки обеспечива ет интерактивный доступ к техничес кой документации, предлагаемой ре позитарием Atmel Online Store. Входя щая в AVR Studio 5.0 библиотека AVR Software Framework включает более 400 примеров кода приложений для 8 разрядных микроконтроллеров семей ства AVR XMEGA и 32 разрядных мик роконтроллеров семейства AVR UC3, а также набор драйверов для управле ния периферией и микросхемами, подключаемыми в качестве внешней обвязки микроконтроллеров, стеки протоколов для коммуникаций на ос нове проводных и беспроводных тех нологий, программы декодирования звука, просчёта графики, библиотеки для реализации математических алго ритмов для расчётов с фиксированной и плавающей запятой. По оценкам со здателей новой интегрированной сре ды, при разработке новых приложе ний в среднем около половиныобъёма исходного кода может быть использо вано из указанных источников. Г ОРИЗОНТАЛЬНОЕ МАСШТАБИРОВАНИЕ 32 РАЗРЯДНЫХ ПЛАТФОРМ Появление открытых процессорных архитектур (ARM, MIPS, Power) даёт но вые возможности масштабирования характеристик аппаратных платформ для встраиваемых приложений на не зависимой от поставщика основе. Как видно из таблицы2, использование од ного и того же процессорного ядра позволяет различнымпроизводителям ИС достигать разных технических и ценовых характеристик микрокон троллеров. Широко распространён ные открытые процессорные архитек туры, такие как ARMиMIPS, развивают ся на основе «модульного» принципа. Модулирасширениянабораинструк ций для процессоров на основе архи тектурARMиMIPSпозволяют уплотнять код (технология Thumb/ Thumb 2 в ARM процессорах, расширенияMIPS16e и microMips в MIPS процессорах), эф фективно реализовывать алгоритмы цифровойобработкисигналов (расши рение DSP ASE для архитектуры MIPS, технология SIMD и сопроцессор NEON длямикроконтроллеров с архитектурой ARM). Вэтих архитектурахиспользуют ся и другие механизмы ускорения вы численийи сокращения энергопотреб ления. Среди них следует выделить возможность создания многоядерных конструкциймикроконтроллеров (или СнК микросхем) на основе архитек тур ARM (ARM 11 MPCore и Cortex A9 MPCore), MIPS (MIPS321004Kи1074K) и Power (процессорысемействаQorIQот Freescale Semiconductor), а также воз можность использования технологий многопоточности (multithreading) и поддержки 64 разрядных вычислений (одно из преимуществ процессоров на основе архитектуры MIPS при сравне нии с архитектурой ARM). Диапазон СнК процессоров с архитектурой ARM простирается отИСна базе одного ядра Cortex M0 (оно, в частности положе но компанией Energy Micro в основу SoC микросхем, которые реализуют радиоинтерфейсы на базе стандартов IEEE 802.15.4, Bluetoth LE и Wireless M Bus) до двухъядерного процессора Tegra 2 компанииNVIDIA (процессорна базе ядерАКМCortexA9/1ГГциспользу ется в одноплатных компьютерах, кон курирующих с однотипными изделия ми на базе архитектуры Intel). Что же касается возможностей ар хитектуры MIPS, то они «начинаются» с микроконтроллеров на базе ядра MIPS32 M4K, которое положено ком панией Microchip Technology в основу семейства 32 разрядных микрокон троллеров общего назначения PIC32. Около 30 компаний используют мик росхемы на основе MIPS32 M4K во встроенных системах для мобильной телефонии и цифрового телевидения, кабельных модемов и систем глобаль ного позиционирования, поскольку одной из особенностейMIPS32M4K яв ляется возможность расширения на бора инструкций, что позволяет опти мизировать микроконтроллеры для специализированных приложений. Развитием M4K является новое ядро компанииMIPS Technologies –M14K, ко торое поддерживает расширение mic roMips, позволяющее снизить объёмко да на 30%. При этом ядро M14K обеспе чивает по сравнению с MIPS32 M4K расширенные возможности отладки, меньшие задержкиобработкипрерыва ний, ускоренное обращение кфлэш па мяти. Поддержка программного обеспе чения ядра (ОСРВ и ОС класса Linux, инструментарийразработчика)осущест вляетсякомпаниямиExpressLogic,Mentor Graphics, Micrium, Montavista, CodeSour cery, CarbonDesignи Imperas. Ядра MIPS32 M4K/M14K рассматри ваются компаниейMIPS Technologies в качестве конкурентов Cortex M0/Cor tex M3 на рынке ГВС, однако следу ет отметить, что сегодня архитектура MIPS в большей степени востребована в платформах, применяемых в мобиль ном (портативном) оборудовании, предъявляющем высокие требования к коммуникационной и мультимедий ной составляющим своего функцио нала. ЯдроMIPS32M4K лицензировано для разработок мобильных телевизи онных систем компаниейMaxRise, вхо дящей в группу Macronix International, и для группы продуктов (компактное ядро 4KEc Pro, высокопроизводитель ное ядро 24K Pro, ядро 34K Pro, под держивающее многопоточность, су перскалярное ядро 74K, многоядерные системы 1004KTM и 1074KTM и неко торые другие продуктыMIPS Technolo gies) компанией Realtek Semiconduc tor. Последняя намерена строить на этих ядрах новое поколение ИС для «цифрового» дома, шлюзов, коммута торов и маршрутизаторов для беспро водной связи. В числе достоинств архитектурыMIPS представители ком пании Realtek называют возможность «прозрачного» использования нарабо ток в области программного обеспе чения на базе ОС Android, Linux, прило жения Adobe Flash Player, современных кодеков и web браузеров. В компании ARMв качестве перспек тивных рынков применения микро контроллеров на основе компактного ядра «общего назначения» Cortex M0 называют управление освещением, дистанционные измерения и сбор дан ных, управление приводами и работу с датчиками, медицинское приборо строение и источники питания. Как ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 30 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2011 © СТА-ПРЕСС