Speicherprobleme in GUI-basierten Mikrocontroller-Designs lösen

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SDRAM ist für manche Applikationen zu langsam

Betrachten wir nun DDR2-SDRAM. Es bietet Speicherdichten von bis zu 128 MByte. Hinzu kommt eine gegenüber konventionellem SDRAM bessere Performance. DDR2 arbeitet mit Taktraten ab 200 MHz, SDRAM mit weniger als der Hälfte. Zudem überträgt die modernere Technik Daten bei steigender und fallender Signalflanke und transportiert somit Daten bei jedem Zyklus zweimal zum oder vom Speicher. DDR2 ist somit mindestens viermal schneller als SDRAM.

Diese Eigenschaften in der Applikationsentwicklung optimal zu nutzen, ist allerdings nicht trivial und erfordert ein gut durchdachtes Design. Die Signalintegrität muss erhalten und gleichzeitig eine Isolation gegenüber dem Rest der Leiterplatte gewährleistet bleiben. DDR-Designs müssen darüber hinaus noch weitere Kriterien beachten, etwa enge Toleranzen der Referenz-, Quell- und Abschaltspannungen, ausreichende Entkopplung sowie Layout-Überlegungen wie Breite, Abstand und Routing der Leiterbahnen.

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Immer komplexere Grafikanwendungen erfordern höhere Speicherkapazitäten und schnellere Datendurchsätze. Embedded-Entwickler, die noch vor wenigen Jahren MCUs mit maximal 150 MHz implementierten, sehen sich heute mit doppelt so hohen Taktfrequenzen konfrontiert. Mit Speicherschnittstellen, die genauso schnell getaktet sind wie die MCUs. Zwar bieten MCU-Hersteller Unterstützung beim Design an, doch ist der Aufwand nicht zu unterschätzen.

Einfacher ist es, den Speicher mithilfe einer schnellen, grafikfähigen MCU direkt anzusprechen. Vorteil: Der Aufwand für ein DDR2-Bus-Design entfällt und es sind keine weiteren Lagen auf der Leiterplatte nötig – das hilft, die Kosten auf der Stückliste gering zu halten. Diese Eigenschaften vereint der PIC32MZ DA von Microchip. Als einer der wenigen Mikrocontroller kann er direkt mit DDR2-Speicher kommunizieren. Die MCU-Serie hat bis zu 32 MByte DDR2-RAM an Bord, das als Stacked-Memory integriert ist. Entwickler können daher auf externe Speicherdesigns verzichten. Darüber hinaus verfügt der Mikrocontroller über einen Grafikcontroller und eine leistungsstarke GPU. So gerüstet kann er Entwickler unterstützen, aufwendige grafische Bedienoberflächen mit möglichst geringem Aufwand zu designen.

Fazit: Spezielle Grafik-MCUs führen schneller zum Ziel

Embedded-Grafikdesigns müssen heute mit der Eleganz und Komplexität grafischer Benutzeroberflächen Schritt halten. Diese Entwicklung wird sich weiter beschleunigen. Doch die elektronischen Designs für diese Applikationen benötigen mehr und oft auch schnelleren Speicher, als viele herkömmliche MCU-Architekturen bereitstellen können. Das kann Entwickler vor erhebliche Probleme stellen. Zum Beispiel dann, wenn der interne Speicher zu klein und zu langsam ist und sie aufwendige Schaltungen zum Ansteuern schneller externer Speicher designen müssen. Eine probate Lösung sind speziell für grafische Applikationen entworfene Mikrocontroller, die neben einem dedizierten Grafikprozessor gleich ausreichend integriertes DDR2-RAM mitbringen.

* Kurt Parker ist Product Marketing Manager in der MCU32 Division von Microchip

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