W poniższym artykule koncentrujemy się na opisie nowych procesorów, układów SoC, mikrokontrolerów (MCU) oraz na sterowaniu silnikami z wysokim poziomem integracji i zwiększoną sprawnością energetyczną. Wiele innowacyjnych propozycji zapewnia również większą elastyczność, wyższą skalowalność i łatwość projektowania.
Jednym z największych trendów jest dostarczanie rozwiązań, które realizują wyższe wymogi dotyczące wydajności i bezpieczeństwa w zastosowaniach przemysłowych. Firmy takie jak AMD, NXP i TI kładą duży nacisk na spełnianie wymagań i zastosowań zarówno przemysłowych, jak i motoryzacyjnych.
Warto w poniższym opisie zwrócić uwagę na wzmianki o dostępnych modułach, usługach i instrumentach do projektowania, a także na najnowsze zapowiedzi układów oraz narzędzi dla RISC-V, od procesorów i płyt głównych po zintegrowane środowiska projektowe.
Procesory, MCU i SoC
Jedną z najbardziej wyczekiwanych premier targów były procesory AMD Ryzen Embedded serii R drugiej generacji, z podwójną liczbą rdzeni i ulepszoną grafiką Radeon, większą przepustowością pamięci i rozszerzoną łącznością I/O. Ryzen Embedded R2000 to rodzina procesorów SoC średniej klasy dla szeregu systemów przemysłowych i robotyki, widzenia maszynowego, IoT i ekonomicznych urządzeń klienckich.
SoC ten zapewnia do czterech rdzeni procesora i sporą poprawę w zakresie wydajności w porównaniu z poprzednią generacją. Nowy model R2514 oferuje do 81% wyższej wydajności CPU i grafiki niż jednostki z edycji Embedded R1000.
Wbudowane procesory z serii R2000 są skalowalne do czterech rdzeni CPU „Zen+” z ośmioma wątkami, 2 MB pamięci podręcznej L2 i 4 MB współużytkowanej L3. Edycja ta obsługuje również dwukanałową DDR4 do 3200 MT/s oraz rozszerzoną łączność I/O, zapewniając o 33% większą przepustowość pamięci i do 2 razy szybszą łączność w porównaniu z procesorami R1000.
Portfolio układów MCX zostało opracowane z myślą o sprostaniu kluczowym wyzwaniom w projektowaniu krawędzi IoT: zaawansowane zabezpieczenia, niższe wymagania dotyczące zasilania, wydajność w czasie rzeczywistym i łączność w korelacji z nadążaniem za szybko zmieniającą się technologią. Jest również zbudowane na wspólnej platformie, co zapewnia łatwą migrację i szybszy rozwój.
Elementy z rodziny MCX są oparte na wysokowydajnych rdzeniach ARM Cortex-M i integrują pełny zestaw urządzeń peryferyjnych, aby zapewnić elastyczność projektowania. Układy te są wyposażone w do 4 MB wbudowanej pamięci Flash oraz w pamięć podręczną o niskim poborze mocy. Tudzież w zaawansowane kontrolery zarządzania pamięcią oraz do 1 MB wbudowanej SRAM w celu zwiększenia wydajności aplikacji brzegowych w czasie rzeczywistym.
Skonstruowane przy użyciu podejścia NXP: „Security by Design”, urządzenia MCX oferują bezpieczny rozruch z niezmiennym źródłem zaufania, sprzętowe akceleratory kryptograficzne oraz, w wybranych rodzinach, wbudowany stabilny podsystem EdgeLock.
Portfolio mikrokontrolerów MCX firmy NXP obejmuje wysokowydajną serię MCX N, analogową MCX A, edycję MCS W do łączności bezprzewodowej przy niskim poborze mocy oraz MCX L o niskim poborze mocy. MCX N zawiera pierwszą instancję nowej jednostki przetwarzania neuronowego NXP, która przyspiesza wnioskowanie, zapewniając do 30 razy szybszą przepustowość dla aplikacji uczenia maszynowego w porównaniu z samym rdzeniem procesora.
Oferta tych układów jest obsługiwana przez pakiet narzędzi programistycznych i oprogramowania MCUXpresso oraz umożliwia programistom ponowne wykorzystanie software'u w całym portfolio w celu szybszego opracowywania produktów. Pozwala również na łatwą migrację i możliwość skalowania w górę lub w dół przy ponownym wykorzystaniu istniejącego kodu. Software przeznaczony dla programistów obejmuje również opcje wspierające system RTOS i zestaw oprogramowania pośredniego.
NXP oferować będzie próbki urządzeń z serii MCX N i MCX W do końca 2022 roku. Następnie mają się pojawić zestawy ewaluacyjne — w pierwszym kwartale 2023 roku. Wciąż nieznane są daty wprowadzenia do sprzedaży układów z edycji MCX A i MCX L. Mikrokontrolery MCX będą dostępne w kilku opcjach obudów, od TSSOP do BGA z od 16 do 200 pinów.
Zapewniając zaawansowane funkcje czujników i grafiki oraz niezwykle energooszczędne, zawsze włączone przetwarzanie dźwięku, bezprzewodowe SoC są odpowiednie do urządzeń do noszenia, takich jak smartwatche i aparatury do monitorowania kondycji, czytniki glukometrów, różne sprzęty medyczne i inne systemy do aplikacji w zakresie opieki zdrowotnej dla konsumentów. Można je też używać w sprzęcie AGD z wyświetlaczami, w automatyce przemysłowej, jak i w systemach bezpieczeństwa i modułach Bluetooth, takich, z jakich korzystają rowery elektryczne, a także sprzęt do gier.
Dzięki integracji większej liczby funkcji urządzenia te zapewniają również oszczędności kosztów względem materiałów, co skutkuje mniejszymi projektami lub zwalnianiem miejsca na dodatkowe komponenty bądź większe baterie w systemie.
Bezprzewodowe SoC DA1470x są zbudowane na platformie wielordzeniowej. Posiadają procesor ARM Cortex-M33 jako główny rdzeń aplikacji i ARM Cortex-M0+ jako kontroler czujników. Zawierają też zintegrowany procesor graficzny 2D i kontroler wyświetlania obsługujący interfejsy DPI, JDI, DBI oraz pojedynczy/podwójny/poczwórny SPI. Inne funkcje obejmują konfigurowalny moduł wspierający Bluetooth LE 5.2 i zastrzeżone protokoły 2,4 GHz, zintegrowaną ładowarkę USB 720 mA zgodną z JEITA, która obsługuje akumulatory Li-ion i Li-Po, niskoprądową przetwornicę DC/DC, PMU i sprzętowy moduł detekcji głosu o bardzo niskim poborze mocy.
Procesory AM62 dostarczają analizy do urządzeń brzegowych, w tym oferują stany wstrzymania o poborze tak niskim, jak 7 mW. TI wskazuje, że: „nie ma potrzeby projektowania pod kątem termicznym, co może zapewnić inżynierom elastyczność we wdrażaniu tych możliwości w aplikacjach o ograniczonych rozmiarach lub środowiskach przemysłowych”.
Procesor AM62 umożliwia podstawowe przetwarzanie obrazu w oparciu o kamerę oraz funkcje Edge AI, takie jak wykrywanie i rozpoznawanie obiektów. Pozwala również na obsługę dwuekranowych wyświetlaczy o pełnej rozdzielczości i wielu systemów operacyjnych, w tym Mainline Linux i Android, a także interfejsów łączności przewodowej i bezprzewodowej.
AM62 mogą zmniejszyć zużycie energii w zastosowaniach przemysłowych nawet o 50% w porównaniu z konkurencyjnymi urządzeniami, powiedział TI. Oznacza to, że aplikacje zasilane bateriami AA mogą działać przez ponad 1000 godzin.
TI wskazał też, że jest to możliwe dzięki uproszczonej architekturze. Urządzenie posiada tylko dwie dedykowane szyny i pięć trybów zasilania. Tryb głębokiego uśpienia (przy <5 mW) zwiększa żywotność baterii, podczas gdy moc w okresie działania ogranicza się do 1,5 W lub mniej. Układ pracuje przy napięciu rdzenia 0,75 V. Dodatkową optymalizację mocy osiąga się dzięki nowemu TPS65219, specjalnie zaprojektowanemu układowi scalonemu do zarządzania energią, aby spełnić wymagania zasilania AM62.
Procesory AM625 i AM623 są teraz dostępne u TI i autoryzowanych dystrybutorów w 425-pinowej obudowie ALW 13 × 13 mm. Ceny zaczynają się już od mniej niż 5 dolarów (w ilościach po 1000 sztuk). Moduł ewaluacyjny AM62 jest obecny na TI.com za 149 USD.
Kompatybilne z oprogramowaniem S32Z i S32E pomagają również w pojazdach definiowanych programowo, zmniejszają złożoność integracji software'u i zwiększają bezpieczeństwo, jak wskazuje NXP.
S32Z i S32E są wyposażone w osiem rdzeni ARM Cortex-R52 z obsługą dzielonej blokady, które działają z częstotliwością do 1 GHz, aby sprostać wyzwaniom bezpiecznej integracji deterministycznych aplikacji czasu rzeczywistego. Są one dostępne z maksymalnie 64 MB zintegrowanej pamięci Flash dla dużych, bezprzestojowych aktualizacji bezprzewodowych i z obsługą LPDDR4 DRAM oraz pamięci rozszerzeń Flash z trybem wykonywania na miejscu dla dużych aplikacji i takich typu AUTOSAR Adaptive.
Inne funkcje obejmują akcelerator komunikacji (FlexLLCE) wspierający 24 interfejsy CAN. A także switch Gigabit Ethernet obsługujący sieci wrażliwe na czas, który bezproblemowo dostarcza dane pojazdu do: „wirtualnych ECU” w celu poprawy wydajności i usprawnienia rozwoju oprogramowania. Dodatkowo sprzętowy mechanizm stabilności, który obsługuje rozruch, akcelerację usług bezpieczeństwa i zarządzania kluczami.
Procesory S32Z i S32E posiadają certyfikaty ISO/SAE 21434 w odniesieniu do cyberbezpieczeństwa i ISO 26262 w zakresie bezpieczeństwa funkcjonalnego z klasą ASIL-D. Modele S32Z280 i S32E288 to pierwsze dwa urządzenia, które są już teraz dostarczane dla wiodących klientów firmy. Ocenę krzemu, rozwój software'u i szybkie prototypowanie można przyspieszyć za pomocą oprogramowania: „GreenVIP Vehicle Integration Platform” z platformą programistyczną GreenBox 3.
W przypadku samochodowych ekranów dotykowych, TouchNetix rozszerzył swoją rodzinę układów HMI aXiom, wprowadzając chip AX54A-Force z czujnikiem siły. Wykorzystanie tego elementu obejmuje inteligentne powierzchnie dotykowe i klastry przycisków dotykowych w zastosowaniach motoryzacyjnych i przemysłowych.
Opatentowana technologia TouchNetix Force-Sensing uwzględniona w chipach aXiom zapewnia dokładne i bardzo czułe dane w interfejsie użytkownika. Technika ta umożliwia precyzyjne pomiary siły nacisku na ekran dotykowy lub inną powierzchnię od 0,1 (10 g) do 20 Newtona (2000 g). aXiom oferuje również wykrywanie pozycji z wieloma siłami aż do separacji przestrzennej 1,5 cm.
„Doskonała czułość i stosunek sygnału do szumu chipów aXiom umożliwia wykrywanie najmniejszych impulsów siły z niezwykłą precyzją [...]. Technologia pozwala również na pomiar szerokiego zakresu sił, aby spełnić wszystkie wymagania”. Producent mówi, że Force-Sensing jest łatwa do zintegrowania. Pochłania wszelkie mechaniczne tolerancje, aby zapewnić zwiększoną niezawodność, w tym produkcyjną.
Chipy aXiom, z uwzględnieniem oferty wykrywania siły, integrują również funkcje wybierania na wyświetlaczu, które są pasywnymi lub aktywnymi pokrętłami obrotowymi w różnych rozmiarach i materiałach. Mogą zawierać tarczę wybierania z pomiarem siły, bez danej opcji lub kombinację obu podejść.
Elastyczne sterowanie silnikiem w połączeniu z wysokim stopniem integracji — to obiecują dwa nowe, programowalne sterowniki firmy Infineon Technologies AG — MOTIX IMD700A i IMD701A. Są one dedykowane do bezszczotkowych silników prądu stałego (BLDC), skierowane do produktów zasilanych bateryjnie, takich jak elektronarzędzia akumulatorowe, elementy ogrodnicze, drony itp., a także rowery i zautomatyzowane pojazdy zdalnie sterowane. Kontrolery MOTIX IMD70xA łączą funkcje trójfazowego sterownika bramki MOTIX 6EDL7141 z dodatkowym mikrokontrolerem XMC1404, zoptymalizowanym do kontroli silnika i drivera. Wszystko to w 64-pinowej obudowie VQFN o wymiarach 9 mm × 9 mm.
XMC1404 zawiera w sobie koprocesor matematyczny, taktowany częstotliwością 96 MHz, który pozwala usprawnić obliczenia powszechnie stosowane w algorytmach bezczujnikowego sterowania zorientowanego polowo (FOC) w celu uzyskania wyższej wydajności systemu. Mikrokontroler dziedziczy również większość zaawansowanych urządzeń peryferyjnych z rodziny XMC4000, w tym zegary PWM, interfejs pozycji i moduły komunikacji szeregowej (w tym CAN).
Sterowniki IMD70xA obsługują regulowane napięcie zasilania napędu bramki, nawet przy niskim poziomie napięcia akumulatora, dzięki wbudowanym pompom ładowania po stronie wysokiego i niskiego poziomu, a także innym dostosowywanym parametrom. Posiadają również możliwość regulacji szybkości napędu bramki, aby zminimalizować zakłócenia elektromagnetyczne. Oferują funkcje ochrony systemu specyficzne dla sterownika silnika, w tym wykrywanie przetężenia, zapadów napięcia, nadmiernej temperatury i zablokowanego wirnika.
Zaktualizowane narzędzie do projektowania Motor-Expert 2.0 dostarcza graficzny interfejs użytkownika (GUI), który umożliwia manipulowanie parametrami wejściowymi, a także emulator terminala do interakcji ze sterownikiem silnika w trybie szeregowym. Interfejs pozwala użytkownikom na wizualizację działania systemu, wyświetlając stan danych, w tym bieżący, prędkość, status, aktualny błąd i ten odnoszący się do prędkości.
Nowe oprogramowanie sterujące dodaje trójfazowy FOC do istniejącej biblioteki kodów jednofazowych i umożliwia regulację dynamiki oraz momentu obrotowego silnika w czasie rzeczywistym za pomocą graficznego interfejsu użytkownika Motor-Expert. Kod działa na dowolnym rdzeniu AM Cortex-M0 z częstotliwością taktowania 48 MHz i nie wymaga bloku akceleratora sprzętowego. Może być przeniesiony do innych podobnych mikrokontrolerów.
Power Integrations oferuje również nowy projekt referencyjny falownika trójfazowego — DER-964 — który wykorzystuje trzy zintegrowane półmostkowe układy scalone BridgeSwitch i zapewnia moc wyjściową do 300 W, bez konieczności stosowania radiatora. Nadaje się do szeregu zastosowań, takich jak sprężarki, okapy kuchenne, wentylatory i pompy w budynkach mieszkalnych/komercyjnych.
Firma Onsemi wprowadziła na rynek nowy wieloportowy kontroler Ethernet dedykowany do użytku przemysłowego. Sterownik Ethernet 10BASE-T1S jest przeznaczony do komunikacji wielopunktowej. Układ NCN26010 umożliwia obsługę ponad 40 węzłów na jednej skrętce, co przekracza pięciokrotnie liczbę wymaganą przez standard IEEE 802.3cg.
Według Onsemi zmniejsza to złożoność konfiguracji i obniża koszty instalacji o 80%. Ponadto, w przypadku okablowania w szafie, NCN26010 ma ograniczyć jego ilość nawet o 70%, jednocześnie znacznie zwiększając przepustowość, co pomaga uprościć układ i dystrybucję zasilania w systemie bez wpływu na szybkość transmisji danych lub opóźnienia.
Nowy przemysłowy kontroler Ethernet implementuje Ethernet 10BASE-T1S (802.3cg), który podmienia starsze standardy komunikacji przemysłowej punkt-punkt i wielopunktowy. Może zastąpić RS-485, CAN, RS-232, HART i inne interfejsy. Pozwala to na zwiększenie przepustowości danych przy istniejącym okablowaniu: „eliminując potrzebę ponownego ciągnięcia przewodów, co często jest największym kosztem w instalacji sieciowej”, jak wskazuje producent.
Kluczową cechą NCN26010 jest zwiększona odporność na zakłócenia, która jest korzystna dla instalacji w zaszumionych elektrycznie środowiskach przemysłowych. Urządzenie oferuje również niższą pojemność na pinach linii niż istniejące rozwiązania T1S, co pozwala na zaimplementowanie większej liczby węzłów w jednej sieci.
Onsemi twierdzi, że NCN26010 jest pierwszym w branży kontrolerem PHY + MAC dla 10BASE-T1S i może łączyć się z kontrolerami, czujnikami i innymi urządzeniami bez potrzeby korzystania z zewnętrznego MAC. Ponadto, ponieważ NCN26010 może komunikować się przez SPI, liczba pinów, jak i rozmiar obudowy są mniejsze.
Źródło: https://www.electronicproducts.com/embedded-world-2022-processors-mcus-and-motor-control/
Cool? Ranking DIY
