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给16位MCU配双核,这种创新设计能否突围?

时间:2018-07-03 作者:邵乐峰 阅读:
微芯科技(Microchip)公司日前针对高端嵌入式控制应用发布全新数字信号控制器(DSC),该控制器采用单芯片、双dsPIC DSC内核配置。

微芯科技(Microchip)公司日前针对高端嵌入式控制应用发布全新数字信号控制器(DSC),该控制器采用单芯片、双dsPIC DSC内核配置。根据设计,dsPIC33CH的两个内核一个是主核,一个是副核。主核负责运行用户接口、系统监控和通信功能,副核用于执行时间关键型专用控制代码,并允许不同的设计团队分别为每个内核单独开发代码,从而将两个内核无缝集成到一颗芯片中。

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dsPIC33CH架构框图

在谈及为何打造这款双核产品时,Microchip MCU16业务部副总裁Joe Thomsen表示,当前客户面临的最大挑战之一是集成来自多个团队的软件,其中一个团队专注于时间关键型控制代码,其他团队则专注于开发其他应用。因此“我们希望能够用这款产品来简化软件集成,并优化需要大量数学运算的应用性能。”

dsPIC33CH系列针对高性能数字电源、电机控制和其他需要精密算法的应用进行了优化,包括无线电源、服务器电源、无人机和汽车传感器。例如在数字电源中,副核负责管理需要大量数学运算的算法,而主核独立管理PMBus协议栈,并提供系统监控功能,从而提高整体系统性能和响应能力;在汽车排气扇或汽车泵中,副核专用于管理时间关键型速度和转矩控制,主核管理控制器区域网络灵活数据速率(CAN-FD)通信、系统监控和诊断。这两个内核可以无缝协作,使先进的算法可以提高效率和响应速度。

以工厂用空调系统为例,一般的架构是需要三颗微控制器分别控制风扇转动、压缩机运转与功率因素校正(PFC)。但通过双核心16位微控制器,可让主核心负责功率因素校正的部分,副核心用以控制风扇与压缩机,使原本采用的三颗微控制器的架构缩减为一颗,从而节省了物料成本。

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为了提供比当前dsPIC DSC内核更高的性能,Microchip在dsPIC33CH的每个新内核中都设计了更多基于环境选择的寄存器以提高中断响应速度、提高数字信号处理器性能的新指令以及更快的指令执行速度。此外,设计人员在一款器件中将全部工作负载分配到两个DSC内核中,通过提高切换频率实现了更高的功率密度,并缩小了组件大小。

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提高数字电源开关频率

虽然dsPIC33CH系列的封装只有5 x 5 mm大小,但却包含了CAN-FD通信等功能。为了降低系统成本和电路板尺寸,每个内核均提供高级外设,包括高速ADC、具备波形生成功能的DAC、模拟比较器,模拟可编程增益放大器和高分辨率脉宽调制(PWM)硬件。双内核搭配专用外设可以对内核进行编程,使之相互监控,从而确保功能安全,促进稳健的系统设计。

与dsPIC33CH系列同时发布的还包括全新的SAM L10和SAM L11 MCU系列。全新的MCU系列基于Arm Cortex-M23内核,SAM L11提供适用于Armv8-M的Arm TrustZone,这一可编程环境可以在认证库(certified libraries)、IP和应用代码之间提供硬件隔离。通过加入芯片级的抗干扰、安全启动和安全密钥存储技术实现稳健的安全性,再结合TrustZone技术,Microchip希望借此可以保护客户应用免受远程攻击和物理攻击。

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SAM L10和SAM L11 MCU系列结构框图

除了TrustZone技术之外,SAM L11的安全功能还包括支持高级加密标准(AES)、伽罗瓦计数器模式(GCM)和安全散列算法(SHA)的板载密码模块。具备篡改检测功能的安全启动和安全密钥存储技术建立了硬件信任根。它还提供用于安全固件升级的安全自举程序。Microchip与Trustonic共同提供完善的安全解决方案框架,可简化安全措施的实施,让客户能够更快推出最终产品。Microchip还与Secure Thingz和Data I/O Corporation合作,为拥有可靠安全框架的SAM L11客户提供安全配置服务。

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SAM L11安全方案

两个MCU系列均提供业内最低的功效和最新一代外设触摸屏控制器(PTC),以实现电容式触摸功能以及一流的耐水性和抗扰性。在进行功耗基准测试时,利用享有专利的picoPower技术,SAM L10获得了ULPMark 405分的高分,超过由嵌入式微处理器基准评测协会(EEMBC)认证的性能最接近的竞品200%。

SAM L10和SAM L11 Xplained Pro评估工具包可用于入门级开发。所有SAM L10/L11 MCU均受Atmel Studio 7集成开发环境、IAR Embedded Workbench、Arm Keil MDK和Atmel START支持。START还支持用于配置和部署安全应用的TrustZone技术。电源调试器和数据分析工具可用于实时监控和分析电量消耗情况,并在运行过程中对耗能数据进行微调,满足应用要求。还可以使用Microchip的QTouch模块库、2D触摸表面库和QTouch配置器简化触摸应用的开发。

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