Microcontrolerele superscalare cu FPU aproape un “single-chip” PCI

27 APRILIE 2007

Dacă se combină SH7203 cu SH7619 cu funcţie Ethernet inteligentă – obţinem funcţionalitate şi performanţă adecvată unui PC industrial la un cost scăzut şi un consum de putere redus.

Proiectele de PC industriale (IPC = Industrial PC) sunt afectate de numeroase constrângeri: preţ, putere consumată mică, durată lungă de viaţă şi de fabricaţie a produsului, adaptabilitatea proiectului la noi cerinţe. Dar nu vă îngrijoraţi. SH7203 vă poate veni în ajutor.
SH7203 este un procesoer superscalar în virgulă mobilă de înaltă performanţă bazat pe arhitectura SH-2A-FPU oferind aproape 500 Drystone MIPS şi, în plus, este dotat cu unitate de virgulă mobilă în simplă sau dublă precizie (IEEE754). Acest procesor are, de asemenea, 15 blocuri de regiştrii pemiţând răspunsuri extrem de rapide la întreruperi – 30 nsec. Nici un alt tip de microcontrolor nu răspunde cu adevărat în 30 nsec la o întrerupere.
Graţie folosirii unei tehnologii de producţie avansate, consumul de putere este de doar 0,5W; chiar în cazul utilizării de memorie Flash sau SDRAM externă necesarul de putere este numai cu puţin peste 1W, adică doar o mică parte din cel necesar de regulă unui PC industrial. Şi în final politica Renesas “long-life-time” garanteaza cel puţin 10 ani disponibilitate.
Să aruncăm o privire cum lucrează acest campion al arhitecturii harvard superscalare cu ceas de 200MHz. În primul rând CPU din familia SH-2A exploatează diverse trucuri cu scopul menţinerii unui cost de producţie scăzut. SH7203 este un superscalar de tip 2-ILP (2-Instruction-Level-Parallelism), având astfel două unităţi paralele de execuţie fiecare alimentată de câte un “pipeline” de 5 nivele cu câte 16KB cache.
Structura harvard înseamnă că nu există contradicţii între accesarea memoriei şi încărcarea instrucţiunilor. O unitate de încărcare a instrucţiunilor face ca nucleul CPU să nu oprească calculele în timpul încărcării instrucţiunilor. În cazul SH7203, nucleul SH-2A are o unitate de calcul în virgulă mobilă care măreşte simţitor viteza şi precizia calculelor matematice dar care este şi foarte folositoare în execuţia algoritmilor DSP.

SH7203 are 15 bancuri de regiştrii, fiecare cu câte 16 regiştrii de 32 biţi. Asta transformă pe SH7203 într-un procesor cu funcţionalitate IPC care este dotat cu un set cuprinzător de periferice şi cu interfeţele aferente, după cum se poate vedea şi în figura alăturată.
Pentru a adăuga o funcţie Ethernet inteligentă , SH7203 poate fi combinat cu SH7619, care are MAC şi PHY Ethernet iar nucleul CPU tip SH2 lucrează la 125Mhz. Tot SH7619 are şi o interfaţă host dedicată HIF prin care se poate conecta uşor cu host-ul SH7203, dar prin care poate executa şi boot-are fără să fie nevoie de flash extern pentru SH7619. SH7203 admite On Chip Debug (JTAG) şi curând va avea un starter kit şi câteva sisteme de operare disponibile.
Am amintit mai sus de unitatea de virgulă mobilă FPU; detalii despre timpii de execuţie a diverselor calcule în virgulă mobilă puteţi vedea în tabelul de mai jos. Aşa cum se poate vedea în graficul benchmark, FPU asigură rezultate superioare faţă de

DSP în cazul algoritmilor de complexitate ridicată. SH7203 are două controlere separate pentru CAN, cu 32 mail-box din care 31 sunt pentru trimitere/primire iar un mail-box („0”) este numai pentru primire. Fiecare mail box are “Local Acceptance Filter Mask” astfel încât poate primi mesaje multiple bazate pe ID şi valoarea LAFM. Având două controlere CAN independente SH7203 este ideal pentru aplicaţii de tip “CAN gateway”. USB funcţionează la SH7203 fie ca “host” fie ca “device”, susţine “High Speed” (480Mbiti/s) sau “Full Speed” (12Mbiti/s).
Controlerul pentru LCD pus la dispoziţie de SH7203 poate susţine panouri STN/Dual STN şi TFT cu interfeţe de 8, 12, 16, 18 biţi şi cu dimensiuni de la 16 X 1 la 1024 X 1024 pixeli şi până la 65.536 culori, fără a fi necesară o memorie dedicată afişajului, VRAM poate fi emulată folosind o parte din DRAM pentru a stoca datele LCD-ului.
Graţie MTU2 (Multi-Function Timer Oulse Unit 2) SH7203 este indicat şi pentru aplicaţiile de driver pentru motoare.
Evident veţi spune “La ce bun un MCU atât de puternic dacă nu ai şi o sculă decentă de dezvoltare?” şi din acest punct de vedere Renesas stă bine: interfaţa H-UDI asigură conexiunea JTAG cu E10A-USB on chip emulator, o sculă care permite code download, execuţie, breakpoint, vizualizarea memoriei, şi multe altele.
În concluzie: SH7203 combinat în particular cu SH7619 oferă funcţionalitatea şi performanţele unui IPC, dar la un preţ scăzut şi la un consum redus de putere, la care se adaugă ciclul de viaţă lung şi calitatea de la Renesas.

Adaptare după articolul lui Joachim Huepper, Marketing Manager, Renesas Technology Europe publicat în Embedded Control Europe, oct.2006.

Marian Enache
mena@msc-ge.com
www.msc-ge.com
http://eu.renesas.com/
http://documentation.renesas.com/eng/products/mpumcu/rej09b0051_sh2a.pdf

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre