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Mikrocontroller mit Core-Independent-Peripherals reduzieren Latenz und Energieverbrauch

| Redakteur: Martina Hafner

Microchips neue PIC16(L)F161X-Familie: Peripherieintegration für fortgeschrittene Funktionskontrolle mit minimalem CPU-Aufwand
Microchips neue PIC16(L)F161X-Familie: Peripherieintegration für fortgeschrittene Funktionskontrolle mit minimalem CPU-Aufwand (Bild: Microchip)

Mit dem 8-bit-Portfolio PIC16(L)F161X stellt Microchip eine Mikrocontroller-Familie für geschlossene digitale Regelkreise und Safety-Monitoring vor. Dabei entlastet die kernunabhängige Peripherie (CPI) die CPU von zeitkritischen und CPU-intensiven Funktionen.

Die neue PIC16(L)F161X-Familie ergänzt Microchips Angebot an 8-bit- Mikrocontrollern mit Core Independent Peripherals (CIP). Sie wurde mit Blick auf die Reduzierung der Interrupt-Latenz, niedrigen Energieverbrauch sowie hohe Systemeffizienz und -Sicherheit entwickelt. Das spezielle Peripherie-Konzept reduziert zudem die Systemkomplexität, indem zusätzlicher Code und externe Komponenten entfallen. Die hardware-basierte Peripherie entlastet die CPU um zeitkritische und CPU-intensive Funktionen wodurch ihr mehr Ressourcen für andere kritische Aufgaben im System zur Verfügung stehen.

Video: Die neuen PIC16(L)F161X Mikrocontroller in 60 Sekunden

Entlastung der CPU

Die PIC16(L)F161X-MCUs sind mit dem Rechenbeschleuniger Math ACC mit PID (Proportional Integral Derivative) ausgestattet, der vollständig CPU-unabhängige Berechnungen mit arithmetischen 16-bit- und PID-Operationen ermöglicht.

Die MCUs beinhalten ferner einen Angular Timer (AngTmr). Das Hardware-Modul berechnet den Drehwinkel in Funktionen wie Motorsteuerung, Triacsteuerung oder bei CDI-Systemen (Capazitive Discharge Ignition). Unabhängig von der Geschwindigkeit erlaubt der Angular Timer wiederkehrende Interrupts bei einem bestimmten Dreh- oder Sinuswinkel ohne Belastung der CPU. Die coreunabhängige Peripherie kann zur Erhöhung der Rechengeschwindigkeit und Reduzierung der Software-Anforderungen als Host mit vorgegebenen Funktionen konfiguriert werden. Durch Auslagerung dieser Funktionen kann die CPU andere Aufgaben übernehmen, es wird weniger Programmspeicher benötigt und der Gesamtenergieverbrauch der MCU reduziert.

Zusätzlich weist der PIC16(L)F161X viele weitere Peripheriefunktionen auf, um die Implementation zu vereinfachen und verschiedene Funktionen flexibler zu gestalten. Der 24-bit-Timer für die Signalmessung (SMT) dient der hardwareseitigen hochauflösenden Messung des digitalen Signals, woraus eine präzisere Messung resultiert, idealerweise für Geschwindigkeitsregelung, Entfernungs- und Drehzahlmessung.

Die Familie besitzt zur Überwachung von Netzwechselspannungen ein Modul zur Nulldurchgangserkennung (ZCD). Es ermöglicht die Anzeige der Nulldurchgangsaktivität und vereinfacht Triac-Steuerungen bei erheblicher Entlastung der CPU und Senkung der Materialkosten.

In Verbindung mit den neuen Hochstrom-Ein-/Ausgängen für 100 mA, der bewährten konfigurierbaren Logikzelle (CLC) und den I2C-, SPI- und EUSART-Schnittstellen für die Kommunikation hilft ein hoher Integrationsgrad, das Design zu beschleunigen und die Implementation zu vereinfachen und flexibler zu gestalten.

Verschiedene Safety-Mechanismen integriert

Die PIC16(L)F161X-Familie unterstützt die Implementation verschiedener Sicherheitsstandards sowie Fail-Safe-Betrieb. Hierfür werden mehrere Techniken kombiniert. Ein Windowed Watchdog Timer (WWDT) überwacht die Software auf ordnungsgemäßen Betrieb in vorgegebenen Grenzen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit. Zyklische Redundanzprüfung mit Speichersuchlauf (CRC/SCAN) wiederum prüft den Speicher nach korrumpierten Daten ab. Weiterhin wird eine Hardware-Zeitbegrenzung (HLT) eingesetzt, die Fehlerzustände der Hardware einschließlich Hemmung und Blockade erkennt. Diese Peripherie unterstützt den Designer, unterschiedliche Sicherheitsvorgaben oder Fail-Safe-Betrieb mit größtmöglicher Entlastung der CPU zu implementieren.

Komplettes Programm an Standard-Entwicklungswerkzeugen

Die MCUs sind in Low-Power-XLP-Technologie ausgeführt und werden in PDIPs, TSSOPs, SOIC- und 4 mm x 4 mm UQFN- und QFN-Gehäusen mit 8, 14 oder 20 Anschlüssen angeboten.

Die PIC16(L)F161X-Familie wird durch das komplette Programm an Standard-Entwicklungswerkzeugen von Microchip unterstützt, einschließlich PICkit 3 und MPLAB ICD 3. Bei dem MPLAB-Code-Konfigurator handelt es sich um ein Plug-in für die frei erhältliche MPLAB X Entwicklungsumgebung, die eine grafische Methode zur Konfiguration von 8-bit-Systemen und Peripherie bietet. Damit lassen sich effiziente C-Codes automatisch erzeugen und aus einem Konzept in wenigen Minuten Prototypen für jede Anwendung erstellen.

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