Nowe mikrokontrolery o architekturze dwusystemowej F28M3x Concerto

W czerwcu 2011 firma Texas Instruments wprowadziła do sprzedaży nowy procesor dwurdzeniowy z serii F28M35x Concerto. Zawiera on w jednej strukturze rdzenie C28x i ARM Cortex-M3, które mogą realizować zupełnie odrębne zadania i pracować pod kontrolą różnych systemów operacyjnych. Funkcjonalność realizowana przez projektanta czy programistę systemu jest podzielona pomiędzy dwa rdzenie. Pozwala to na uniknięcie wzajemnego blokowania zadań sterowania w czasie rzeczywistym oraz sterowników komunikacyjnych dla wspólnych zasobów.

TMS320C28x jest jeną z wiodących platform przemysłowych do aplikacji sterujących. Architektura jego rdzenia jest zoptymalizowana do wydajnego i niezawodnego wykonywania złożonych algorytmów sterowania. Umożliwia pracę z najlepszymi w tej klasie modułami peryferyjnymi pozwalającymi na uzyskanie najwyższej efektywności, dokładności i wydajności. Rdzeń ARM Cortex-M3 jest dobrze znany i powszechnie stosowany do zastosowań komunikacyjnych. Może być programowany z użyciem wielu środowisk programistycznych i różnych bibliotek. Stanowi też sprawdzoną platformę do tworzenia zawansowanych interfejsów użytkownika. Nowe procesory F28M35x Concerto mają architekturę całkowicie dwusystemową (dual system). Ta hybrydowa architektura łączy najlepszą technologię sterowania oraz komunikacyjną w jeden układ. Umożliwia to jednoczesną realizację pętli sterowania w czasie rzeczywistym oraz komunikację z krótkim czasem odpowiedzi. Funkcjonalność jest podzielona pomiędzy dwa rdzenie. Pozwala to na uniknięcie wzajemnego blokowania zadań sterowania w czasie rzeczywistym oraz drajwerów komunikacyjnych dla wspólnych zasobów.

Funkcjonalny schemat blokowy dwurdzeniowego procesora
F28M35H52C1 Concerto (kliknij aby powiększyć)

Każdy rdzeń może pisać do własnej pamięci komunikatów (2 kB) i sygnalizować drugiemu rdzeniowi gotowość danych do odczytu. Komunikację pomiędzy rdzeniami zapewnia moduł Inter-Processor Communication (IPC) ze wspólnymi układami generowania sygnałów zegarowych oraz debugowania. Wspólny jest test też układ obsługi przerwań Reset i NMI. Rdzenie pracują niezależnie i choć dzielą to samo źródło sygnału zegarowego to każdy rdzeń może pracować z inną szybkością zegara. Należy przy tym podkreślić, że zasoby Flash i RAM, oczywiście za wyjątkiem współdzielonych, są niezależne dla obu rdzeni i można w nich umieścić inne dane, nawet różne systemy operacyjne, które będą komunikować się pomiędzy sobą z użyciem zasobów współdzielonych. Każdy rdzeń ma własny zestaw modułów peryferyjnych dedykowanych do optymalnego wykonywania zadań. Moduły peryferyjne dołączone do jednego rdzenia nie są bezpośrednio dostępne przez drugi rdzeń. Zapobiega wzajemnemu zakłócaniu pracy. Umożliwia także zwiększenie niezawodności i znacznie ułatwia tworzenie aplikacji. Sygnały modułów są dołączone poprzez multiplekser do wspólnych wyprowadzeń układu procesorowego. Do rdzenia C28x są dołączone moduły: ePWM, HRPWM, eCAP, McBSP, SCI, SPI oraz I²C. Do rdzenia ARM Cortex-M3 są dołączone moduły: SSI/SPI, UART, I²C, CAN, EPI oraz opcjonalnie (wersja F28M35xxxC) moduły USB OTG i Ethernet 10/100. Moduły I²C dołączone do jednego i drugiego rdzenia są zupełnie niezależne i w dokumentacji oznaczane jako M2 I²C oraz C28 I²C. Jedynym wyjątkiem od ścisłego rozdziału modułów peryferyjnych pomiędzy rdzenie jest moduł A/C z modułem komparatorów. Układ F28M35x Concerto zawiera moduły przetworników A/C oraz komparatorów analogowych znanych z rodziny TMS320C2000. Oba rdzenie mają dostęp do rejestrów wyniku modułów. Moduły te są sterowane przez rdzeń C28x, ale mogą być monitorowane przez rdzeń ARM Cortex-M3. Takie zorganizowanie pracy nie obniża wydajności pracy rdzenia C28x podczas sterowania w czasie rzeczywistym, a jednocześnie zapewnia bezpieczną pracę procesora. Dwurdzeniowa architektura układów procesorowych F28M35x Concerto ułatwia i przyśpiesza tworzenie aplikacji do pracy w czasie rzeczywistym. Do tworzenia aplikacji dla obu rdzeni zalecane jest stosowanie pojedynczego, zintegrowanego środowisko programistycznego – Code Composer Studio (CCS) firmy Texas Instruments. CCS traktuje kod dla każdego rdzenia jako osobny wątek. Umożliwia tym samym jednoczesne debugowanie w czasie rzeczywistym kodu dla obu rdzeni oraz debugowanie komunikacji (i synchronizacji) pomiędzy rdzeniami. Dla każdego rdzenia jest osobny zestaw oprogramowania, narzędzi programowych i bibliotek.
 

Więcej informacji:
Strona procesorów rodziny Concerto: www.ti.com/concerto
Moduł uruchomieniowy H52C1 Concerto controlCARD: www.ti.com/concerto-controlcard-tf-pr
Kurs internetowy: www.ti.com/concerto-training-lp-pr
Pakiet programistyczny controlSUITE: www.ti.com/concerto-sw-pr
Zaawansowane zastosowania: www.ti.com/concerto-smart-grid-pr