Mikrokontrollerek sokoldalú alkalmazása
Az ARM (Advanced Reduced Instruction Set Machine) csökkentett utasításkészletű mikroprocesszor-technológia mára a beágyazott számítógépipar meghatározó részévé vált.

 

A processzormagok lehető legszélesebb kínálatból választhatnak a gyártók az elvárásoknak megfelelő teljesítmény-, energiafogyasztás- és költség szinthez igazított mikrokontroller elkészítésére a felhasználás szinte valamennyi területén. A több, mint 9 milliárd eddig gyártott ARM processzor napjainkra bizonyítottan motorja a beágyazott megoldások hihetetlen fejlődésének. Természetesen sok félvezetőgyártó tevékenykedik ebben a piaci szegmensben, azonban nagy szükség volt egy komoly, a flashmemóriák piacán már bizonyító távol-keleti gyártó belépésére az árverseny fenntartására. A GigaDevice a soros NOR-NAND flash mellett ARM Cortex-M3 mikrovezérlőket is kínál. A GD32 család integrálja azokat, melyeket az egyszerű terméktervezéshez a vevők elvárnak, és amelyek segítségével költségtakarékos, mégis innovatív készülékek építhetők. A cikksorozat első része a vezérlő architektúrájával foglalkozik, később pedig a fejlesztőkészlet segítségével megvalósított alkalmazási példákat mutatunk be.

 

A GD32 mikrovezérlő család különböző tudásszintű sorozatai

 

A GD32 egy új, ARM Cortex-M3 vagy Cortex-M4 32 bites RISC magokkal ellátott, alacsony fogyasztású, univerzális, nagyteljesítményű mikrovezérlő család, mely integrálja a tervezés egyszerűsítéséhez és a költségtakarékos, mégis innovatív termék előállításához elvárt funkciókat. A GigaDevice szabadalmaztatott gFlash memória technológiával kiegészítve egy komoly mikrovezérlő vonal áll a tervezőmérnökök rendelkezésére. A GD32 család a belépő szintű Basic, a maximális teljesítményű Performance és a közbülső Connectivity termékvonalakat dobta piacra. Ezek lefedik többek között az ipari vezérléstechnika, az ember-gép interfészek, a motorvezérlés, a teljesítménymérés, a biztonságtechnika, a hordozható fogyasztási termékek, a napelemes rendszerek vezérlőelektronikáinak és a PC alkatrészek piacát is.

A GD32 ARM Cortex-M3 mikrokontroller felépítése

Az M3 család minden mikrovezérlője az ARM Cortex-M3 RISC processzormag köré szerveződik. A processzor 108 MHz maximális órajelével és a beépített flash memória azonnali elérhetőségével (Zero Wait State) maximális a hatékonyság. A GD32F10x eszközök max. 3072 KB beépített flash memóriával rendelkeznek. A kiolvasás pedig 32 bites ciklusonkénti sebességgel, Wait State beiktatása nélkül történik, byte, half-word (16 bites) és word (32 bites) adattípusokkal.(Egyszerre vagy csak half word, vagy word típusú olvasás állítható be). A flash memória minden lapja egyenként, vagy – az információs blokkok kivételével – egyszerre is törölhető.

A gyártó flash chipek területén szerzett nagy gyártási tapasztalatát átültette az ARM mikrokontroller technológiába is. A GD32F10x sorozat tagjai max. 96 KB beépített SRAM-al is rendelkeznek, mely a 0x2000 0000 memóriacímen kezdődik, és támogatja a byte, half word (16 bites), és a word (32 bites) adattípusok használatát is. Ezek mellett került a kontrollerbe egy sor fejlett I/O csatorna, max. három 12 bites, másodpercenként egymillió mintavételre alkalmas analóg-digitális konverter, max. 10 általános célú 16 bites, és egy továbbfejlesztett PWM időzítő is. A kommunikációs interfészek között találunk max. három SPI, két I2Cs, öt USART, egy USB 2.0 OTG FS valamint két CAN vezérlőt is.

 

GD32 Cortex-M3 architektúrája

 

A mikrokontroller 2.6 - 3.6 V tápellátást igényel és ipari működési hőmérséklet-tartományban (–40°C - +85 °C) működtethető. Három energiatakarékos üzemmódja választást kínál a hosszabb éledési idő és a kis energiafogyasztás, illetve a gyors éledés, de nagyobb fogyasztás között. A fogyasztás és a sebesség egymásnak ellentmondó igénye az elemes táplálású készülékek fejlesztői számára a legnagyobb kihívást jelentik, és mindig kompromisszumra késztetik őket. Ebben igyekszik segíteni a gyártó a különféle fogyasztáscsökkentő üzemmódok bevezetésével. Három választás lehetséges a Sleep, a Deep-Sleep és a Standby módok. A Sleep módban a Cortex-M3 órája ki van kapcsolva, Deep-Sleep módban az 1.2V-os domain minden órája kikapcsolt állapotú és a HSI, HSE és a PLL sem engedélyezett.

Az SRAM és a regiszterek tartalma el van mentve, és az EXTI vonalakról érkező bármely megszakítás (INT), vagy wake up jel feléleszti a rendszert, a HSI lesz a rendszeróra. Meg kell említeni, hogy amennyiben a beépített LDO alacsony fogyasztású üzemmódban van, további éledési késleltetést tapasztalhatunk. Standby üzemmódban a teljes 1.2V-os domain ki van kapcsolva, az LDO le van állítva, és a HSI, HSE, PLL is le van tiltva. Standby módból négyféleképp éledhet fel a rendszer: külső resettel az NRST lábon keresztül, RTC alarm jellel, az IWDG resettel, vagy a WKUP pinre érkező jel felfutó élére. A Standby üzemmódban realizálható a legkisebb fogyasztás, de innen éled a rendszer a leglassabban. Emellett mind a regiszterek, mind az SRAM tartalma elvész, kivételt ez alól csak a Backup regisztertartalom jelent, éledéskor bekapcsolási reset indul.

Az ábrán látható módon három tápellátási domain létezik, a VDD/VDDA, az 1.2V-os, és a Backup domain. A VDD/VDDA tápellátása közvetlenül a külső tápon keresztül valósul meg, így a VDDA és a VSSA a VDD és VSS lábakhoz kapcsolódik. Általánosan elmondható, hogy a digitális áramkörök a VDD-ről, az analóg körök nagy része pedig a VDDA-ról kap feszültséget. Az ADC és a DAC konverziók pontosságénak növelésére és az analóg áramkörök jobb teljesítményre való ösztönzésére a független VDDA tápforrás szolgál.

 

A GD32 Cortex-M3 tápellátása

 

A VDD/VDDA részen beágyazott LDO látja el a megfelelő feszültséggel az 1.2V-os részt. A BACKUP domainhez tartozó teljesítmény-kapcsoló hivatott telepes ellátásra kapcsolni (VBAT lábra kapcsolt feszültségforrás), ha a VDD lábon a feszültség megszűnik.A GD32 sorozatú mikrokontroller használata nem csak a fejlesztők, de a felhasználók számára is sok előnnyel szolgál. Az MCU maximális sebessége a versenytársakénál 50 százalékkal nagyobbat nőtt. A kódfuttatás hatásfoka ugyanolyan órajel mellett 30-40 százalékkal nagyobb. Az áramfogyasztás 20-30 százalékot csökkent ugyanolyan frekvencia esetén. Ezek a tulajdonságai teszik lehetővé, hogy alkalmazások széles spektrumán lehessen használni a GD32 sorozatú GigaDevice MCU-kat.

A GD32 Cortec-M3 tulajdonságai:

• Flexibilis memória konfiguráció max. 3024 KB beágyazott Flash és max. 96 KB SRAM memóriával

• Továbbfejlesztett I/O vonalak és további perifériák illeszkednek a két APB buszhoz

• Ipari kommunikációs interfészek sorát támogatja az MCU: SPI, I2C, USART, USB 2.0 OTG FS és CAN interfész

• Max. 3 12-bit 1Msps ADC, max 10 16-bites időzítő, egy PWM timer

• Három energiakímélő üzemmód vállalható kompromisszum elérésére, az élesztési sebesség és a fogyasztás optimalizálásához kis teljesítményű, telepes tápláláshoz.

GD32 ARM Cortex-M4 MCU

A GD32F4 eszközök a GD32 sorozat felső teljesítmény osztályba sorolt tagjai. (Performance Line). A kínálat legújabb és legjobb ár/érték arányú mikrokontrollerei, a 32-bites általános célú MCU-k a nagy számítási teljesítményű ARM Cortex-M4 RISC rendszermag köré integrált perifériákkal es minimalizált fogyasztással jellemezhetők. A Cortex-M4 mag mellett helyett kapott az egyszeres pontosságú lebegőpontos matematikai számításokat felgyorsító FPU (Floating Point Unit) is, amely támogatja az az összes egyszeres pontosságú ARM parancsot és adattípust.

 

GD32 Cortex-M4 architektúrája

 

A teljes beágyazott digitális jelfeldolgozó utasításkészlet (DSP-Digital Signal Processing) lehetővé teszi a piac e szegmensének egyszerű kiszolgálását is. A továbbfejlesztett alkalmazásbiztonságot és hibakeresést szolgáló memóriavédelmi egység (Memory Protection Unit – MPU) és követési technológia a programozók dolgát könnyíti meg. A GD32F4 MCU-k alkalmazhatók az ipari vezérléstechnika és folyamatirányítás, a fogyasztói elektronika és az elemes táplálású hordozható készülékek területén, beágyazott számítógépekben, HMI, biztonság- és kijelzéstechnikai készülékekben, gépjármű és drón GPS rendszerekben valamint az IoT területén is.

Jellemzői:

• Flexibilis memória konfiguráció max. 3024 KB beágyazott Flash és max. 96 KB SRAM memóriával

• Továbbfejlesztett I/O vonalak és további perifériák illeszkednek a két APB buszhoz

• Ipari kommunikációs interfészek sorát támogatja az MCU: SPI, I2C, USART, USB 2.0 OTG FS és CAN interfész

• Max. 3 12-bit 1Msps ADC, max 10 16-bites időzítő, egy PWM timer

• Három energiakímélő üzemmód vállalható kompromisszum elérésére, az élesztési sebesség és a fogyasztás optimalizálásához kis teljesítményű, telepes tápláláshoz.

A GD32 család integrálja azokat az MCU jellemzőket, melyek lehetővé teszik a gyors, könnyű és professzionális beágyazott rendszertervezést, és a fejlesztők kezébe ad egy megfizethető és bizonyítottan innovatív, komplex félvezető gyártási technológián alapuló MCU eszközt. A programozáshoz, hibakereséshez és ellenőrzéshez szükséges Keil komplex fejlesztőkörnyezet az alábbi linken érhető el.

 

Cikkünk az Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH közreműködésével készült. Szerzője Kiss Zoltán Kelet-Európai értékesítési vezető, kiemelt nemzetközi ipari kapcsolatokért felelős vezető.
 
Értékesítési iroda: H-1188 Budapest, Kölcsey u. 102/A.
 
E-mail: z.kiss@endrich.com
 
Web: www.endrich.com
 
További konzultációért és mintákért, adatlapokért keresse Kiss Zoltánt!

 

Alanyi jogon járó ösztöndíjat adna a gyáriparosok szövetsége
Új javaslattal állt elő a hazai szakképzés megújítására a Munkaadók és Gyáriparosok Országos Szövetsége. A német duális szakképzés 2030-ig tartó, megújított rendszerét tekintették irányadónak a több mint két évig tartó munka során.
Tűt a szénakazalban – RTLS megoldással
Az elmúlt években már nélkülözhetetlenné vált a logisztika minden ágában a logisztikai egységek (dobozok, ládák, raklapok stb.) vonalkódos vagy RFID azonosítókkal való ellátása és az azonosítók használatával az ellátási láncban való folyamatos követésük.
Sebezhető adatokból áll emberi énünk
Informatikai biztonságról ma már egyre szélesebb körben beszélünk - egészen a gyermekeinket és a családunkat fenyegető veszélyektől a social media profilunk adataival való visszaélésen át a vállalati információk megóvásáig.
Soha ennyi és ilyen öreg autó nem volt a magyar utakon
A Bosch megbízásából a Medián ismét elkészítette a magyarországi lakosság autóparkját, autóhasználati szokásait feltérképező felmérését.
Kevesen látják vállalkozásukat technológiai úttörőnek
A kis-és középvállalatok üzleti potenciáljának felmérésére országos reprezentatív kutatást készített az UniCredit Bank az Inspira Research segítségével az 51-1500 millió Ft éves árbevétellel rendelkező cégek körében.