Microchip带来数字信号控制器dsPIC33CH,为工业控制带来便利

电子发烧友网工程师 发表于 2018-07-12 10:12:00 收藏 已收藏
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Microchip带来数字信号控制器dsPIC33CH,为工业控制带来便利

电子发烧友网工程师 发表于 2018-07-12 10:12:00

在数字信号控制领域,单核似乎越来越难以满足客户设计的需求,尤其是对于那些集成来自多个团队的软件,其中一个团队专注于时间关键型控制代码,其他团队则专注于开发其他应用的情况。单核数字信号处理器难以应付两个团队的整合需求,多核似乎是一个不错的解决方案,有些数字信号控制器(DSC)设计团队多年前就开始探索多核异构解决方案,Microchip 最近带来了一款全新数字信号控制器dsPIC33CH,该控制器采用单芯片、双dsPIC DSC内核配置,这将为设计高端嵌入式控制应用的开发者带来诸多便利。

Microchip的MCU16业务部副总裁Joe Thomsen介绍,“dsPIC33CH的两个内核一个是主核,一个是副核。副核用于执行时间关键型专用控制代码,主核负责运行用户接口、系统监控和通信功能,专为终端应用量身定做。dsPIC33CH还进行了特别设计,从而允许不同的设计团队分别为每个内核单独开发代码,并将两个内核无缝集成到一个芯片中。我们打造了这款双核产品来简化软件集成并优化需要大量数学运算的应用性能。”

Microchip带来数字信号控制器dsPIC33CH,为工业控制带来便利


dsPIC33CH128MP508 高级框图

Microchip带来数字信号控制器dsPIC33CH,为工业控制带来便利

以工业用风扇为例,传统架构需要三颗芯片分别控制风扇、压缩机和功率因数校正,而使用dsPIC33CH系列控制器,主内核负责功率因数校正,从内核负责风扇和压缩机控制,一个芯片可以实现三项功能控制,从而节约了物料和设计成本。

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左:Microchip的MCU16业务部副总裁Joe Thomsen;
右:Microchip MCU32产品部副总裁Rod Drake

主从内核独立设计,无缝集成
数字电源、电机控制和高性能嵌入式是是工业控制的三类重要应用,因此dsPIC33CH系列针对这三类应用进行了优化,这包括无线电源、服务器电源、无人机和汽车传感器。Joe Thomsen解释,“以数字电源中为例,其中从内核负责管理需要大量数学运算的算法,而主内核独立管理PMBus协议栈,并提供系统监控功能,从而提高整体系统性能和响应能力。在一款器件中将全部工作负载分配到两个DSC内核中通过提高切换频率可以实现更高的功率密度,缩小组件大小。dsPIC33CH系列专为实时更新系统而设计,这对于必须在零停机时间下进行固件更新的电源尤为重要。”

Microchip带来数字信号控制器dsPIC33CH,为工业控制带来便利

如图上图所示,主内核配有更多的通信外设,从内核配有更多模拟外设和PWM。双核的配合也大大提高了CPU性能的价值,针对数字电源应用,较高的开关频率可以实现较高的功率密度;自适应算法可以在各种不同的负载条件下提高效率,非线性和预测性算法改善了对瞬态条件的动态响应;针对电机控制,通过一台DSC控制多台电机,降低了成本,满足某些应用电机转速超过100k RPM的需求,接近零RPM时具有高转矩;针对高性能嵌入式应用,通过更复杂的实时滤波提升传感器性能。

sPIC33CH系列提供前所未有的集成度,虽然封装只有5 x 5 mm大小,却包含了CAN-FD通信等功能。为了降低系统成本和电路板尺寸,每个内核均提供高级外设,包括高速ADC、具备波形生成功能的DAC、模拟比较器,模拟可编程增益放大器和高分辨率脉宽调制(PWM)硬件。 双内核搭配专用外设可以对内核进行编程,使之相互监控,从而确保功能安全,促进稳健的系统设计。

SAM L10/11:解决物联网设备的安全和功耗双重问题
在推出dsPIC33CH系列DSC的同时,Microchip还推出了两款基于Arm Cortex-M23内核的MCU SAM L10/11,这两款产品最大的特点就是确保物联网产品对高安全性和低功耗的需求。在功耗方面,两个MCU系列均提供业内最低的功效,同时具备电容式触摸功能以及一流的耐水性和抗扰性。在进行功耗基准测试时,SAM L10获得了ULPMark 405分的高分,超过由EEMBC(嵌入式微处理器基准评测协会)认证的性能最接近的竞品200%。Microchip利用享有专利的picoPower技术,在工作模式和所有休眠模式下提供行业领先的低功耗。

安全性能对于物联网设备尤为重要,SAM L11提供适用于Armv8-M的Arm TrustZone,这一可编程环境可以在认证库(certified libraries)、IP和应用代码之间提供硬件隔离。关于为什么选择了Cortex-M23,Microchip MCU32产品部副总裁Rod Drake解释,“原因就是Cortex-M23可以提供Arm TrustZone,同时我们在TrustZone的基础上加入芯片级的抗干扰、安全启动和安全密钥存储技术实现稳健的安全性,结合TrustZone技术可以保护客户应用免受远程攻击和物理攻击。”

Microchip带来数字信号控制器dsPIC33CH,为工业控制带来便利

由上图所示,Arm TrustZone负责左上角的软件攻击部分,其余三部分是Microchip增加的部分。除了TrustZone技术之外,SAM L11的安全功能还包括支持高级加密标准(AES)、伽罗瓦计数器模式(GCM)和安全散列算法(SHA)的板载密码模块。具备篡改检测功能的安全启动和安全密钥存储技术建立了硬件信任根。它还提供用于安全固件升级的安全自举程序。Microchip与Trustonic(Microchip的安全设计合作伙伴计划成员)共同提供完善的安全解决方案框架,可简化安全措施的实施,让客户能够更快推出最终产品。Microchip还与Secure Thingz和Data I/O Corporation合作,为拥有可靠安全框架的SAM L11客户提供安全配置服务。

市面上针对物联网安全的产品数不胜数,Microchip想要脱颖而出还需要有特别的优势,关于这一点,Rod Drake 比较自信,“首先,我们是目前市面上唯一一个内核采用M23的厂商;第二,我们有整套加密模块保证安全性;第三,我们有一整套关于物理侵入方面的解决方案。”

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