La nuova linea di microcontrollori della famiglia Piccolo presentata recentemente da TI è siglata TMS320F2806x e amplia la gamma di MCU presentata ormai nel 2008, offrendo caratterisitiche come una elevata flessibilità rispetto ai tradizionali componenti a funzioni fisse. Si tratta complessivamente di oltre 15 nuovi componenti con core floating point che si collocano fra gli esistenti modelli Piccolo con core fixed point e quelli della famiglia Delfino che dispongono invece di core floating point. In pratica queste nuove MCU low cost compensano il gap che esisteva precedentemente tra le due famiglie di microcontrollori e sono destinati a soddisfare le esigenze di applicazioni real time sensibili ai costi e con componenti con un basso numero di pin.
L’architettura
I nuovi MCU sono componenti compatti (le dimensioni partono da 7×7 mm) che dispongono di una elevata integrazione della parte analogica. Operano con singola alimentazione a 3,3V (un regolatore di tensione interno consente le operazioni single rail) e possono funzionare in una gamma di temperature che spazia -40C a+125 °C.
Principalmente però i componenti interni della nuova linea TMS320F2806x mettono a disposizione un processore matematico che permette da un lato di semplificare la programmazione e dall’altro di ottimizzare le prestazioni delle applicazioni in tempo reale che hanno bisogno di comunicazioni integrate.
Per l’architettura interna, questi nuovi microcontrollori possono contare infatti su un core a 32 bit floating point, nuove opzioni VCU (Viterbi Complex Math Unit), la parte di comunicazione e quelle per memoria, alimentazione e clock.
Il processore matematico integrato comprende un core C28x in virgola mobile a 80 MHz e fanno parte di questi MCU anche le opzioni CLA (Control Law Accelerator). La parte CLA, che è un acceleratore floating point a 32 bit, opera in modo indipendente dalla CPU C28x e permette di ottenere, in base ai dati di TI, un incremento di prestazioni di un fattore 5x.
I vantaggi di avere a disposizione un core floating point invece di uno fixed point si apprezzano in fase di programmazione che viene facilitata, ma anche sul versante dell’accelerazione dell’elaborazione rispetto alle soluzioni basate esclusivamente su software. Con la VCU, l’altra seizone opzionale integrata, sono disponibili infatti 75 nuove istruzioni matematiche che permettono, per esempio, di migliorare sensibilmente la velocità di elaborazione degli algoritmi di comunicazione. In particolare, la sezione VCU aiuta nel caso di elaborazioni matematiche complesse come per esempio quelle FFT, decodifica Viterbi e CRC.
Fig. 1 – Lo schema a blocchi dei nuovi MCU TMS320F2806x prevede principalmente un core floating point con le unità opzionali VCU e CLA e una parte rilevante dedicata alle comunicazioni
Tra le altre sezioni da segnalare vi sono anche due unità eQUEP (Quadrature Encoder Pulse). Dal punto di vista della memoria, a seconda del modello si possono contare da 52 a 100 KB per la RAM e da 128 a 256 KB per la flash, oltre al Boot ROM.
Sul versante dell’input, per le periferiche di controllo sono compresi nell’MCU tre convertitori ADC (analog to digital converter) a 12 bit con canali di trigger individuali e tre comparatori analogici con riferimento a 10 bit. L’interfaccia ADC, inoltre, è stata ottimizzata per avere caratteristiche di basso overhead e latenza. A questi si aggiungono 8 moduli PWM con una risoluzione in frequenza di 150 ps, una delle più elevate del settore, e 16 output PWM.
Per quanto riguarda le comunicazioni. Questi nuovi componenti possono contare sull’ottimizzazione per Power line communication (PLC) su connessioni USB 2.0 full speed per host e device , e CAN. A questi si aggiungono sei canali DMA (Direct memory access).
I vari modelli, oltre che per la quantità di memoria, si differenziano per altri aspetti come per esempio la disponibilità o meno delle sezioni CLA e VCU, che sono opzionali, oppure per il tipo di package che può essere scelto fra 80 e 100 pin.
Dal punto di vista dell’impiego, i microcontroller F2806x offrono ai progettisti di applicazioni per energie rinnovabili, inverter solari oppure controllo motori, la possibilità di utilizzare un singolo componente a basso costo che gestisca sia il loop di controllo sia la comunicazione PLC.
La disponibilità della sezione VCU aiuta, per esempio, i protocolli di comunicazione PLC in ambienti rumorosi, dove sono necessarie funzioni di codifica e filtro.
Gli strumenti di sviluppo
La nuova famiglia è compatibile a livello di codice con quella precedente C28x e sul fronte dei tool di sviluppo per questi nuovi MCU, TI ha approntato diverse soluzioni, improntate alla semplicità e a costi contenuti. La prima si chiama ControlSTICK ed è una piccola board low cost (si parla di 39 dollari) formato stick USB che comprende l’emulazione on board. Vi è inoltre un kit di sperimentazione proposto a 99 dollari. Sia ControlSTICK sia il kit di sperimentazione sono corredati da un completo kit di sviluppo, senza limitazioni in termini di compilatore o di memoria, con Code Composer Studio V4 di TI. La board siglata F28069 ControlCARD, invece, è disponibile a 59 dollari,
La famiglia TI Piccolo F2806x è la prima della serie C2000 che si può avvalere del software controlSUITE. Questo significa che i progettisti possono accedere a un serie di risorse come per esempio le librerie applicative e matematiche, tool software ed esempi oppure anche al training.
È disponibile anche IQmath Library che assicura la compatibilità di codice e la scalabilità su tutta la piattaforma C2000, compresa quindi la linea low cost Piccolo e quella ad alte prestazioni Delfino.
Per i prezzi, infine, gli MCU floating point F2806x Piccolo partono da $4.95 (1000 unità).