СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-9

нымпри 1,5МГц, что позволяет обеспе чить «короткую» переходную характе ристику с меньшими амплитудными искажениями. В 2007 г. компания TI представила первые ЦСМ, поддерживающие опера ции с плавающей запятой (семейство TMS320F2833x). Центральное вычис лительное ядро микросхем F2833x построено помодифицированной гар вардской архитектуре и отличается на личием двух параллельно работающих вычислителей с фиксированной и пла вающей запятой. Принцип организа ции конвейера ЦСМF2833x таков, что, начиная со второй стадии декодиро вания, конвейер раздваивается и ко манды для работы с данными в фор мате с фиксированной запятой на правляются на «верхний» конвейер, а с плавающей запятой – на «нижний». Эти приборыпри сравнимой стоимос ти уступали в производительности та ким процессорам, как C67x с тактовой частотой до 350МГц и сдвоенным бло ком MAC или же ЦПОС семейства SHARC компании Analog Devices с ра бочей тактовой частотой 400МГц, так же имеющим сдвоенный MAC модуль. Однако F2833x отличались удобством программирования и интеграцией пе риферийных подсистем, которые бы ли необходимы для реализации типич ных приложений ЦСМ. Среди микро схем ЦСМ семейства F2833x можно найти изделия с 18 каналами ШИМ, шесть из которых поддерживают ори гинальную технологиюШИМ высоко го разрешения (HRPWM). Набор ком муникационных интерфейсов вклю чает CAN, I 2 C, UART, SPI и McBSP (Multi channel Buffered Serial, многока нальный буферизированный последо вательный порт). В качестве примера микросхем клас са ЦСМ с внутрифирменными архи тектурами можно привести серию Fu jitsu MB91470 на базе ядра FR60 (одно из последних в семействе Fujitsu RISC), в котором, по утверждению специа листов компании, были проведены ра ботыпо оптимизации работы внутрен них шин. В конструкцию MB91470 включён модуль μDSP (микроЦПОС). В микро схемах Fujitsu MB91470 этот модуль сопроцессор программируется отдель но и имеет собственные ресурсы па мяти для хранения программы и данных. Это позволяет главному вы числительному ядру быстро реагиро вать на прерывания даже при выпол нении программы модулем μDSP, не оказывая негативного влияния на ско рость её выполнения. Конструкция сопроцессора μDSP оптимизирована для выполнения инструкций умноже ния с накоплениеми ряда других типо вых алгоритмов ЦОС, что позволяет выполнять их за один цикл при работе на полной тактовой частоте 80МГц. На базе MB91470/480 можно построить систему управления одним или двумя трёхфазными двигателями. Суперскалярный микроконтроллер SH7239 компании Renesas обеспечива ет производительность, характерную для недорогихЦПОС, за счёт конструк тивных особенностей, присущих циф ровым сигнальным процессорам (гар вардская архитектура, специализи рованные возможности поддержки алгоритмов ЦОС) и высокопроизводи тельнымпроцессорам (суперскалярная архитектура ядра SH 2A, тактовая часто та до160МГц). Приэтомнаборинструк ций SH7239 оптимизирован для высо коуровневого программирования на языке C, а время отклика на запрос пре рывания составляет не более 40 нс. Гарвардская архитектура микрокон троллера SH7239 предотвращает воз никновение конфликтов на шине при извлечении инструкций и данных. Флэш память, созданная на основе тех нологии MONOS (metal oxide nitride oxide silicon), позволяет работать с ней на скорости, характерной дляОЗУ; ядро SH 2A обеспечивает выполнение двух инструкций за один цикл, его работа может быть поддержана заказным мо дулем для выполнения операций с дан ными в формате с плавающей запятой с двойной точностью. В число перифе рийных подсистеммикроконтроллера входит шестиканальный блок 16 раз рядных таймеров, который позволяет организовать несколько каналов захва та/сравнения и генерировать сигналы ШИМ для управления электродвигате лями (в т.ч. в режиме трёхфазной комп лементарнойШИМ). Дополнительные возможности управления электромо торами обеспечиваются интерфейсом квадратурного модулятора и поддерж кой модулем таймера возможностей для постороения системы управления отключением двигателя. Все упомянутые семейства ЦСМ с внутрифирменными архитектурами обладают достоинствами микросхем, конструкции и программное обеспе чение которых долгое время отраба ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2011 Высокопроизводительное ядро С28х • Тактовая частота до 80 МГц • MAC / 32 бит • Быстрая обработка прерываний и минимальные задержки • Поддержка фомата данных с плавающей запятой (F2806x) Усовершенствованная архитектура • Высокая точность генераторов тактовой частоты (10МГЦ) • Единое питание 3,3 В и BOP/POR.контроль • 6.канальный ПДП «Интеллектуальная» периферия • ШИМ с разрешением 150 пс по частоте и скважности • 12.битные АЦП с индивидуальной синхронизацией каналов • До 3.х аналоговых компараторов с 10.разрядным ЦАП для формирования опорного сигнала • Модули захвата с высоким разрешением • Усовершенствованная технология интерфейса CAN, USB 2.0 Host 32.разрядное ядро С28х 80 МГц Умножитель 32 × 32 АЛУ атомарных операций чтение.модификация.запись Формат с плавающей запятой VCU Ускорительалгоритмовуправления ПДП 6 каналов 128...256 Кбайт флэш.памяти 52...100 Кбайт ПЗУ Загрузочное ПЗУ Память Отладка Управление питанием и тактированием • Два внутренних (zero.pin) генератора 10 МГц • Встроенный генератор • Динамическая подстройка ФАПЧ • Контроль питания и управление перезапуском (BOR/POR) 3 компаратора Контроль сбоев тактирования Информационная защита на базе 128.битного ключа Периферия 16 канало, 2 УВХ, 3 Мвыборки/с АЦП USB 2.0 FS 2x SPI, 1x McBSP 2x SCI 1x I 2 C 1x CAN Последовательные интерфейсы 8 модулей ШИМ 16 выходов ШИМ (8 – с разрешением 150 пс) 3 × 32 бита eCAP 4 × HRCAP 2 × 32 бита eQEP «Сторожевой» таймер 3 таймера ядра (32 бита) Таймеры Интерфейс JTAG реального времени Ускоритель VCU • Операции с комплексными числами: 3.кратное ускорение БПФ «бабочка» • Ускоритель преобразования Витерби: ускорение до 7,5 раз • CRC.ускоритель: двукратное ускорение по сравнению с программной реализацией Ускоритель алгоритмов управления (CLA) • Ускоритель операций с данными в формате 32 бита / плавающая запятая • Работа независимо от ядра C28x • Увеличение производительности до 5 раз Рис. 3. Блок схема ЦСМ семейства Piccolo компании Texas Instruments © СТА-ПРЕСС