Texas Instruments (TI) hat ein neues Hochleistungs-Mikrocontroller-Portfolio (MCU) für Echtzeitsteuerungs-, Netzwerk- und Analyseanwendungen am Edge auf den Markt gebracht. Die neuen Sitara AM10x-MCUs sollen die Lücke zwischen MCUs und Prozessoren schließen und den Bedarf an intelligenter Analyse, fortschrittlicher Vernetzung und Echtzeitsteuerung in der industriellen Automatisierung und in Automobilsystemen decken und nachhaltiges Energiemanagement.
„Es besteht ein anhaltender Bedarf an der Steigerung des Leistungsniveaus in den Anwendungen der Kunden, einschließlich der Möglichkeit, zusammen mit der Kommunikations- und Netzwerkkomponente mehr Echtzeitsteuerung durchzuführen, und der Integration dieser wichtigen Grundprinzipien“, sagte Mike Pienovi, General Manager von Sitara MCU bei TI.
Die steigenden Leistungsanforderungen seien vor allem auf zwei Gründe zurückzuführen, sagte er. „Dabei handelt es sich um die Integration von mehr Systemen in einer einzigen Anwendung, aber auch um mehr Intelligenz am Rande, da die Anwendungen unserer Kunden weiter wachsen und unterschiedliche Komplexitätsgrade aufweisen, die unterstützt werden müssen.“
In Industrie- und Automobilsystemen seien Kunden zunehmend auf Echtzeitsteuerung angewiesen, und die hohe Leistung oder die Fähigkeit zur schnellen Entscheidungsfindung, um mehr Daten verarbeiten zu können, sei ein klarer Bedarf und ein wachsender Trend, fügte er hinzu.
„Da wir beobachten, dass Kommunikation und Systeme immer stärker automatisiert werden und mit anderen Systemen innerhalb eines gesamten Endgeräts kommunizieren und zusammenarbeiten müssen, steigt auch der Bedarf an Netzwerken mit höherer Bandbreite“, sagte Pienovi.
„Mit der Sitara AM2x-MCU-Familie versuchen wir, die unserer Meinung nach bestehende Lücke zwischen dem, was herkömmliche Mikrocontroller leisten können, und dem, was leistungsstärkere Prozessoren traditionell bewältigen konnten, zu schließen“, sagte er. „Wir bieten Rechenleistung auf Prozessorniveau mit Einfachheit im MCU-Design.“
(Quelle: Texas Instruments)
Verarbeitung, Kontrolle, Vernetzung und Sicherheit
Dank vier Hauptmerkmalen – Hochleistungsverarbeitung, Integration von Peripheriegeräten, Hardwarebeschleunigern und On-Chip-Sicherheit – ist die Familie der AM2x-MCUs in der Lage, höhere Verarbeitungs-, Steuerungs- und Netzwerkanforderungen zu erfüllen.
Erstens bietet die Familie eine leistungsstarke Verarbeitung mit Single- bis Multicore-Geräten, die mit Geschwindigkeiten von bis zu 800 MHz pro Kern laufen, bei einem Stromverbrauch von weniger als 1 Watt. Darüber hinaus sind spezielle Peripheriegeräte und Beschleuniger integriert, die Ingenieure je nach Anwendung auswählen können. Die AM243x-MCUs sind die erste Gerätefamilie im AM2x-Portfolio und verfügen über bis zu vier Arm Cortex-R5F-Kerne, die jeweils mit bis zu 800 MHz laufen.
„Die AM2x-MCU-Familie besteht aus mehreren Unterfamilien – AM2431, AM2432 und AM3234 – um Kunden eine Reihe von Optionen zur Skalierung und Auswahl der richtigen bestellbaren Teile für ihre Anwendung zu bieten“, sagte Sonia Ghelani, Geschäftsführerin von TI Sitara-MCUs.
Die gemeinsamen Blöcke in der Teilefamilie sind mehrere RF5-Kerne, von denen jeder eine Leistung von bis zu 1 GHz liefert, was über 6,000 DMIPs [Rechenkapazität] entspricht, sagte sie. „Wenn man sich die heutigen herkömmlichen MCUs anschaut, liegen sie typischerweise im Bereich von Hunderten von DMIPS, was den Kunden eine enorme Steigerung der Stufenfunktion in Bezug auf die Leistungsverbesserung für jede Anwendung bietet.
„Die RF5-Kerne liefern eine Menge mehr Leistung und Kunden können genau wählen, welche Version des AM243x-Geräts für ihre Anwendungen geeignet ist“, fügte sie hinzu.
Laut TI ist diese hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit bei Fabrikanlagen wie der Robotik von entscheidender Bedeutung, wo schnelle Berechnungen in Verbindung mit dem internen Speicher der MCU die Bewegungspräzision und Bewegungsgeschwindigkeit eines Roboters verbessern, was zu einer höheren Produktivität führt. Die zusätzliche Verarbeitungsfunktion ermöglicht es Designern, Analysen für Funktionen wie vorausschauende Wartung hinzuzufügen, um Ausfallzeiten in Fabrikhallen zu reduzieren. In typischen Anwendungen können AM243x-Geräte dieses Leistungsniveau erreichen und dabei weniger als 1 W Wirkleistung verbrauchen, so TI.
(Quelle: Texas Instruments)
Durch die Integration von Sensor- und Betätigungsperipheriegeräten bringen die MCUs Echtzeitsteuerung und -netzwerke an den Rand und ermöglichen Echtzeitverarbeitung und -steuerung mit geringer Latenz für die Fabrikautomatisierung sowie Kommunikationsbeschleuniger zur Vereinfachung industrieller Netzwerke. Darüber hinaus unterstützen die AM243x-Geräte mehrere industrielle Kommunikationsprotokolle, darunter Gigabit Ethernet, EtherNet/IP, EtherCAT, PROFINET und IO-Link Master.
Die Familie biete mehrere Hardwarebeschleuniger, sagte Ghelani. „Wir verfügen über einen Hardwarebeschleuniger für industrielle Ethernet-basierte Protokolle und es gibt eine Reihe von Protokollen, die unterstützt werden. Wenn Sie an Ihre traditionellen Fabrikanwendungen denken, zum Beispiel speicherprogrammierbare Steuerungen oder Remote-I/O, erfordern alle diese Endpunkte, um miteinander zu kommunizieren, und hier bietet die Auslagerung eines Teils dieser industriellen Kommunikation den Kunden einen Pfad mit geringer Latenz.“
„Darüber hinaus gibt es einen sekundären Hardwarebeschleuniger, der für die Unterstützung von Protokollen mit höherer Bandbreite und auch für Motorsteuerungsanwendungen verwendet werden kann“, fügte sie hinzu. „In Verbindung mit den unterstützten I/Os können Sie die Präzision und Geschwindigkeit von Motorsteuerungsanwendungen wirklich verbessern.“
Darüber hinaus agieren die Kunden immer mehr am Rande und stellen höhere Anforderungen an Sicherheit und Schutz, sagte sie. „Wir haben einen Hardware-Beschleuniger, der genau das tut – einen Sicherheitsbeschleuniger, der vom Rest des Chips isoliert ist und es Kunden ermöglicht, tatsächlich einige der Sicherheitsstufen oder Sicherheitsstufen zu erreichen, die ihre Anwendung möglicherweise erfordert.“
Ghelani sagte auch, dass sie durch die Einführung dieser Hardwarebeschleuniger einen Teil dieser Anwendungen mit höherer Bandbreite oder rechenintensiven Anwendungen auf spezialisierte Kerne verlagern, um sowohl den Stromverbrauch als auch die Gesamtsystemkosten zu reduzieren.
Die Familie umfasst auch eine MCU mit Freiheit von Interferenzen (FFI), die hauptsächlich zur Überwachung und Diagnose verwendet wird, sowie eine Reihe allgemeiner und I/O-Protokolle, sodass diese Geräte in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden können, fügte sie hinzu. „Wir kombinieren das mit einigen Hochgeschwindigkeitsschnittstellen wie dem 2-Port-Gigabit-Ethernet-Switch, der sowohl IEEE 1588 als auch zeitkritische Netzwerke oder TSN unterstützt, und das wiederum ermöglicht es der Gerätegruppe, in einigen Anwendungen mit hoher Bandbreite zu funktionieren.“
Zu den On-Chip-Sicherheitsfunktionen gehören schließlich die Unterstützung der neuesten Verschlüsselungsanforderungen sowie integrierte funktionale Sicherheitsmechanismen, Diagnosen und Sicherheiten, die es Systemintegratoren ermöglichen, mit ihren Industriedesigns die Sicherheitsintegritätsstufe (SIL) 3 der Norm IEC 61508 zu erreichen.
Werkzeuge und Schulung
(Quelle: Texas Instruments) Klicken Sie für ein größeres Bild
Um das Design zu vereinfachen und zu beschleunigen, bietet TI außerdem das Sitara AM243x LaunchPad Development Kit an, mit dem Entwickler die präzise Echtzeitsteuerung und die sofort einsatzbereiten Netzwerkfunktionen nutzen können. Das auf TI.com erhältliche Entwicklungskit kostet 89 US-Dollar.
Entwickler haben außerdem Zugriff auf anwendungsspezifische Referenzbeispiele, Tools, Software und das Schulungsportal der MCU+ Academy, um Designer bei einfachen bis komplexen Aufgaben zu unterstützen.
Vorserienversionen des AM2431, AM2432 und AM2434 sind jetzt exklusiv auf TI.com in einem 17 × 17-mm- oder 11 × 11-mm-Gehäuse erhältlich. Die Preise beginnen bei 6.05 $ für Mengen von 1,000 Einheiten.
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