Microchip מציגה את בקרי האותות הדיגיטליים dsPIC33A בתערוכת SPS 2024 בביתן 6-250
בנוף המתפתח במהירות של מערכות מוטבעות, הביקוש ליישומי בקרה בזמן אמת, מדויקים ויעילים, ממשיך לעלות. מיקרו-בקרים (MCUs) ממשיכים להיות מרכיב קריטי ביישומים אלה, ומשרתים מגוון רחב של מגזרים כגון תעשיית רכב, מוצרי אלקטרוניקה, שירותי בריאות, תעופה וחלל ואוטומציה תעשייתית.
ככל שהטכנולוגיה מתפתחת, מיקרו-בקרים קומפקטיים אך חזקים עוברים שינויים משמעותיים כדי לעמוד בדרישות ההולכות וגדלות של התעשייה. התפתחות זו מאופיינת במספר מגמות מרכזיות המעצבות את העתיד של טכנולוגיית מיקרו-בקר ומניעות את הצורך במיקרו-בקר בעל ביצועים גבוהים יותר עם ציוד היקפי מתקדם לביצוע מדידות מדויקות ומדוקדקות, כל זאת תוך הפיכת ההטמעה לפשוטה יותר עם מערכת אקולוגית שלמה של פיתוח.
הדרישה לביצועים משופרים
מיקרו-בקרים מודרניים מתמודדים עם מגוון אתגרים החל מעלייה במורכבויות תוכנה ועד לצורך ביעילות אנרגטית משופרת. הם גם מספקים ציוד היקפי משולב ליכולות רב-תפקודיות ועומדים בתקני בטיחות ואבטחה מחמירים. הסעיף הבא מתעמק בפרטים של התקדמויות אלה, ומדגיש את תפקידן בשינוי הפוטנציאל של מיקרו-בקרים בנוף הדיגיטלי המחייב ביצועים גבוהים יותר מאלו של מיקרו-בקרים היום.
איור 1 – מגמות בשוק המערכות המוטבעות
מורכבויות תוכנה מוגברות
- שילוב עיצוב מבוסס מודל: מיקרו-בקרים מסייעים כיום לייצור מהיר של אב-טיפוס וקוד באמצעות כלי עיצוב מבוססי מודל, מה שמזרז פיתוח תוכנה מורכבת ומוכנות לשוק.
- בטיחות ואבטחה חזקות: מיקרו-בקרים משופרים כוללים מערכות אקולוגיות מקיפות עם מודולים קריפטוגרפיים, אתחול מאובטח וארכיטקטורות סובלניות לתקלות כדי להבטיח את שלמות המערכת. מיקרו-בקרים חייבים גם להיות בעלי כוח העיבוד להפעלת אבחון בטיחות פונקציונלי ופונקציות אבטחה יחד עם פונקציות היישום העיקריות.
- זיכרון ועיבוד מתקדמים: כדי לענות על צרכי התוכנה ההולכים וגדלים, מיקרו-בקרים מתהדרים בזיכרון גדול יותר ובכוח עיבוד גדול יותר, בתמיכה ביישומים מורכבים ובריבוי משימות.
יעילות אנרגטית גבוהה יותר
מיקרו-בקרים מתוכננים יותר ויותר עם תכונות מתקדמות כדי לשפר את יעילות האנרגיה של המערכת. זה כולל שילוב של ציוד היקפי אנלוגי חדשני ומהיר יותר, ארכיטקטורות משופרות ליעילות קוד וביצועים גבוהים יותר המאפשרים תכנון של מערכות יעילות לבקרת מנועים, ספקי כוח ומערכות טעינה שצורכות פחות חשמל מבלי לפגוע בביצועים. בנוסף, אלגוריתמים מתוחכמים מוטמעים במיקרו-בקרים לניהול ולמיטוב השימוש באנרגיה באופן דינמי, כדי להבטיח ביצועי שיא של מערכת עם צריכת אנרגיה מינימלית. שיפורים אלה תורמים לחיי סוללה ארוכים יותר במכשירים ניידים, אובדן המרה מופחת ועלויות אנרגיה נמוכות יותר ביישומים שונים.
בקר אחד – פונקציות מרובות
- רב-תפקודיות: לשמש כמכשירי all-in-one, המאפשרים ניהול תפקוד מסונכרן.
- ארכיטקטורה יעילה: לפשט את עיצוב המערכת, למזער רכיבים נוספים ולשפר את הביצועים.
- ציוד היקפי משולב: לחסוך שטח PCB, לצמצם את עלויות המערכת ולתרום להפעלה במהירות גבוהה.
- קומפקטי וחסכוני: להקל על יצירת מערכות אלקטרוניות קטנות, חסכוניות ועם זאת חזקות.
הגברת דרישות הבטיחות והאבטחה
- תאימות לבטיחות: מיקרו-בקרים מודרניים משרתים את תעשיית הרכב, המגזר התעשייתי והצרכנים, ומטמיעים תכונות בטיחות כך שיעמדו בתקניםISO 26262, IEC 61508, IEC 60730 ותקנים אחרים. הם מתהדרים בסובלנות לתקלות, תיקון שגיאות ובדיקה עצמית כדי למתן כשלים במערכת ולשפר את בטיחות המשתמשים.
- שיפורי אבטחה: כדי להילחם באיומי סייבר, מיקרו-בקרים משלבים מאיצים קריפטוגרפיים, אתחול מאובטח ובקרת גישה מאובטחת להגנה על נתונים וקניין רוחני.
כלומר, מעבר להפעלת היישום הראשי, מיקרו-בקרים נדרשים כעת לבצע פונקציות משלימות הקשורות לאבטחה ובטיחות. זה דורש רוחב פס מוגבר של CPU, ולכן מחייב ביצועים משופרים של מיקרו-בקרים.
בקרי אותות דיגיטליים (DSCs) בעלי ביצועים גבוהים של Microchip
בתחום היישומים המופעל על ידי מערכות מוטבעות, יישומי בקרה בזמן אמת מחייבים תגובות מהירות ודטרמיניסטיות לפעולות יעילות. מיקרו-בקרים מתקדמים המצוידים ביכולות DSP חיוניים לעיבוד במהירות גבוהה ובהשהיה נמוכה של אלגוריתמים מורכבים, קריטיים ליישומים בזמן אמת כמו בקרה מוטורית, המרת כוח וממשק חיישנים, שבהם יש צורך בתגובות מערכת מדויקות ובזמן. בקרי האותות הדיגיטליים ®dsPIC של Microchip Technology התגלו כפתרון פופולרי, שנותן מענה לצרכים המורכבים של בקרה בזמן אמת עם דיוק ואמינות גבוהים.
חשיפת סדרת dsPIC33A המתקדמת החדשה: בקרי האותות הדיגיטליים של הדור הבא של Microchip
בתגובה למגמות בשוק המצביעות על ביקוש לביצועים גבוהים יותר, Microchip משפרת באופן יזום את בקרי האותות הדיגיטליים dsPIC. התפתחות זו כוללת שילוב של יכולות ביצועים מעולות, הרחבת הזיכרון במכשירים עתידיים וציוד היקפי מתקדם ומהיר יותר, לצד הטמעת תכונות אבטחה ובטיחות מתקדמות, כדי לעמוד ביעילות בדרישות השוק ובאתגריו ולתת להם מענה. התמונה הבאה מציגה את ההתפתחות של בקרי האותות הדיגיטליים dsPIC שלנו, כאשר סדרת dsPIC33A החדשה היא הדור החמישי של בקרי אותות דיגיטליים מבית Microchip Technology Inc.
איור 2 – התפתחות הליבה של בקרי האותות הדיגיטליים dsPIC33
סדרת בקרי האותות הדיגיטליים dsPIC33A מהווה התקדמות פורצת דרך בטכנולוגיית המיקרו-בקרים, ומציעה פלטפורמה חזקה ויעילה המצטיינת בניהול זיכרון, מיטוב ביצועים ותמיכה בבטיחות תפקודית. עם ארכיטקטורת זיכרון אחידה,מעבד 32 סיביות בעל ביצועים גבוהים, יחידת נקודה צפה עם דיוק כפול (DP-FPU) ותכונות מתקדמות אחרות, סדרה ידידותית זו למפתחים מתאימה למגוון רחב של יישומים, ומבטיחה בקרה מדויקת בזמן אמת ויכולת להתמודד עם משימות מורכבות. הציוד ההיקפי המהיר שלה ואמצעי הבטיחות המקיפים מבליטים עוד יותר את הסדרה dsPIC33A כבחירה משכנעת עבור אלה המבקשים למנף את החידושים האחרונים בתחום המיקרו-בקרים.
איור 3 – סיכום dsPIC33A
מעבד 32 סיביות
סדרת dsPIC33A מציגה מעבד 32 סיביות בעוצמה של 200 מגה הרץ עם יחידת נקודה צפה בעלת דיוק כפול, משפרת את הביצועים עבור כוח דיגיטלי, עיצוב חזק ויישומי בקרה מוטורית. היא מפשטת עיצובים מבוססי מודל ושילוב כלים של צד שלישי, ומגבירה את הדיוק ואת מהירות הפיתוח.
יחידת נקודה צפה עם דיוק כפול (DP-FPU)
יחידה זו תואמת ל-IEEE 754 -2019, תומכת בדיוק יחיד וכפול עם מסלול התקדמות ייעודי, משפרת את מהימנות התוכנה ואת מהירות לולאת הבקרה תוך הפחתת שגיאות תוכנה הקשורות לקנה מידה משתנה. היא כוללת פונקציות סינוס וקוסינוס מבוססות חומרה לבקרה מוטורית טובה יותר.
מנגנון DSP ומעבד משופרים
התכונות כוללות שני אוגרים של 72 סיביות לרזולוציה ודיוק גבוהים עם סיכון נמוך משמעותית לגלישה מלמעלה או גלישה מלמטה בתוצאות שלך. רישומי העבודה של 32 סיביות מציעים ביצועים גבוהים ורזולוציה גבוהה ומצמצמים את הצורך בקנה מידה משתנה, ומפחיתים את הסבירות לגלישה מלמעלה או גלישה מלמטה. שבעת רישומי החלפת ההקשר ממזערים את זמן ההשהיה ביישומים בזמן אמת.
ציוד היקפי מתקדם במהירות גבוהה
סדרת dsPIC33A מתהדרת בממיר אנלוגי לדיגיטלי (ADC) 12 סיביות עם 40 MSPS, מגברים תפעוליים עם מוצר רוחב פס רווח (GBW) של 100 מגה הרץ, וכלי השוואה מהירים עם זמן תגובה של 5 ns, שיפור הביצועים והפחתת ההשהיה לבקרה מוטורית, המרת כוח דיגיטלית, ממשק חיישנים מתקדם ויישומים אחרים בזמן אמת.
יתר על כן, ציוד היקפי מיוחד כמו ממשק מקודד ניצב (QEI) וממשק דו כיווני טורי סינכרוני (BiSS) מאפשרים מעקב בזמן אמת והחלפת נתונים למיקומים חלופיים מבלי לשבש את זרם הנתונים. ציוד היקפי עצמאי כמו תאי לוגיקה ניתנים להתאמה (CLCs) ו-Peripheral Trigger Generators (PTG) משפרים את יעילות המעבד על ידי טיפול במשימות באופן אוטונומי, ומאפשרים למעבד להתמקד בפעולות קריטיות יותר.
תכונות אבטחה משופרות וארכיטקטורת זיכרון
האבטחה מחוזקת עם שורש אמון בלתי ניתן לשינוי, איתור באגים מאובטח והגבלת גישה למקטע Flash. קוד תיקון שגיאות (ECC) בזיכרון, ניטור ביצועים וניטור שעון משופר משפרים את הבטיחות. ארכיטקטורת זיכרון אחידה ומודולים כפולים של RAM ממטבים את הביצועים ומפשטים את הגישה הישירה לזיכרון.
מערכת אקולוגית פשוטה יותר לפיתוח
סדרת dsPIC33A החדשה מייעלת את פיתוח המערכת המוטבעת עם עיצוב מבוסס מודל, וארכיטקטורת סט הפקודות (ISA) תואמת לבקרי האותות הדיגיטליים dsPIC33 הקיימים למעבר חלק. היא משתלבת ללא מאמץ עם מהדר MPLAB® XC-DSC ו-MPLAB® Code Configurator. הסדרה נתמכת על ידי כרטיס פיתוח של dsPIC33A (EV74H48A), כולל מודולים המותאמים לבקרה מוטורית, כוח דיגיטלי ויישומים מוטבעים אחרים. המערכת האקולוגית תגדל בקרוב כדי לשפר את התמיכה בעיצוב מבוסס מודל, בקרה מוטורית ואלגוריתמים של DSP לחישה מתקדמת, כוח דיגיטלי ויישומים אחרים, וכן כדי להגביר את הבטיחות הפונקציונלית.
איור 4 – המערכת האקולוגית dsPIC33A
יישומים ושווקים
משפחת בקרי האותות הדיגיטליים החדשה dsPIC33A תסייע בשיפור הביצועים של מערך יישומי בקרה בזמן אמת בענפים שונים:
- בקרה מוטורית: בין אם באוטומציה תעשייתית, במערכות רכב או ברובוטיקה, בקרי האותות הדיגיטליים dsPIC מספקים בקרה מוטורית מדויקת, ומאפשרים פעולות חלקות ויעילות.
- אלקטרוניקה חשמלית: ביישומים אלקטרוניים כגון מהפכים, ממירים וספקי כוח, בקרי האותות הדיגיטליים dsPIC ממלאים תפקיד חיוני בהשגת בקרה וויסות מדויקים של הספק חשמלי.
- ממשק חיישן: עיבוד נתוני חיישנים בזמן אמת חיוני ביישומים כמו מכשור וניטור. בקרי אותות דיגיטליים dsPIC מטפלים ביעילות בנתונים מחיישנים שונים, ומבטיחים תגובות מהירות ומדויקות שממנפות את הליבה בעלת הביצועים הגבוהים שלה וציוד היקפי אנלוגי מתקדם במהירות גבוהה.
איור 5 – יישומי יעד
מוצר ראשון במשפחת בקרי האותות הדיגיטליים dsPIC33A.
המשפחה הראשונה של בקרי האותות הדיגיטליים dsPIC33AK128MC1xx תכלול 128KB Flash ומערך היקפי נרחב ותוצע במארזים שונים, כולל אפשרויות SSOP, VQFN ו-TQFP הנעות בין 28 ל -64 סיכות, עם מידות אריזה קטנות כמו 4×4 מ”מ. משפחות dsPIC33A עתידיות עם זיכרון נוסף, ציוד היקפי וספירת סיכות גדולה יותר ישלימו את הפורטפוליו.
איור 6 – תרשים בלוקים של dsPIC33A
לסיכום:
בקר האותות הדיגיטלי dsPIC33A מבית Microchip משנה את כללי המשחק עבור מפתחי מערכות מוטבעות בענף הרכב, במגזר התעשייתי ובקרב הצרכנים. עם הליבה המתקדמת, הציוד ההיקפי המקיף וכלי פיתוח רבגוניים, בקר האותות הדיגיטלי dsPIC33A מעודד את המהנדסים לתכנן אלגוריתמי בקרה מורכבים הנותנים מענה לצרכים ההולכים וגוברים לביצועים, בטיחות ויעילות. בקר האותות הדיגיטלי dsPIC33A הוא יותר מקפיצה טכנולוגית; הוא מייצג שינוי מהותי באסטרטגיות של בקרה בזמן אמת, ומבטיח עידן חדש של דיוק, מהימנות וחדשנות.
קרדיט: Microchip Technology Inc
