64-Bit-Prozessor Echtzeit-Mikrocontroller mit integrierter NPU

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Texas Instruments hat zwei neue Serien von Echtzeit-Mikrocontrollern für die Entwicklung intelligenter und sicherer Verarbeitungslösungen in Automotive- und Industrie-Anwendungen vorgestellt. Die C2000-MCUs der Serie TMS320F28P55x sind die industrieweit erst Echtzeit-Mikrocontrolle mit integrierter Neural Processing Unit (NPU). Die Bausteine der F29H85x-Serie setzen auf den 64bit-Core des Typs C29 dienen für erhöhte Safety- und Security-Ansprüche und und verfügen über maßgeschneiderte Logikeinheiten.

Entwickler müssen heutzutage Systeme entwickeln, die präzise und intelligente Entscheidungen in Echtzeit fällen können, um bestimmte Funktionen auszuführen. Dazu zählen beispielsweise Anwendungen wie die Lichtbogenerkennung in Photovoltaik- und Energiespeicher-Systemen oder das Erkennen von Motor-Lagerschäden für die vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance). Als die ersten Echtzeit-MCUs der Industrie mit integrierter Neural Processing Unit erfüllen die Bausteine der C2000 TMS320F28P55x-Serie beide Forderungen, indem sie konsistente Performance mit Echtzeitverarbeitung kombinieren.

Die NPU der Serie TMS320F28P55x nimmt der Haupt-CPU die Verarbeitung des Neural-Network-Modells ab. Dies verspricht laut TI eine fünf- bis zehnmal geringere Latenz als bei softwaremäßigen Implementierungen und ermöglicht schnellere, präzisere Entscheidungen. Darüber hinaus kann das auf der integrierten NPU laufende Modell durch Training lernen und sich an unterschiedliche Umgebungen anpassen, was Systemen zu einer Fehlererkennungs-Genauigkeit von über 99 % verhelfen kann. Dadurch lassen sich an der Edge fundiertere Entscheidungen fällen. Die komplette AI Toolchain von TI, zu der auch für bestimmte Anwendungen optimierte und getestete Modelle gehören, unterstützt Entwickler jeden Erfahrungsstands bei der problemlosen Entwicklung von AI-Modellen.

Ausgestattet mit umfassenden Diagnose- und Fehlerprüfungs-Mechanismen, wurde die Serie F29H85x hingegen speziell für die Einhaltung der Automotive- und Industrie-Sicherheitsnormen ISO 26262 und IEC 61508 konzipiert. Gerade in diesen Branchenfeldern hat sich der Bedarf an Einzel-MCUs mit mehr Flash-Speicher, umfangreicheren Rechenfähigkeiten und einem größeren Umfang an integrierter Funktionalität in den letzten Jahren deutlich gesteigert. Das macht sich insbesondere durch die Umstellung von Fahrzeugen von diskreten Konzepten auf integrierte Lösungen bemerkbar, in denen ein einziger Chip mehrere Rechen- und Housekeeping-Funktionen innerhalb des Antriebsstrangs übernehmen kann.

Der in der F29H85x-Reihe eingesetzte C29-Prozessorkern von TI verfügt über eine 64bit-Architektur und verspricht gegenüber dem Vorgänger C28 mehr als die doppelte Echtzeit-Signalketten-Performance. Durch die Ausrichtung an den genannten Industrie-Safety-Standards ist beim Einsatz dieser MCUs Unterstützung bis ASIL D bzw. SIL 3 geboten. arüber hinaus bieten diese MCUs auch Cybersecurity-Features mit einem vollständig isolierten Hardware Security Module, das Systeme vor nicht autorisierten Zugriffen und Cyber-Bedrohungen schützt. Die proprietäre Safety- und Security-Einheit von TI sorgt zudem für Schutz und Sicherheit zur Laufzeit, ohne dass dies zulasten der Performance geht. Realisiert wird dies mithilfe einer fortschrittlichen, kontextorientierten Speicherschutz-Einheit. Diese sorgt für die hardwaremäßige Isolation von CPU-Tasks, geschützt vor Störungen und mit Selbsttest-Prozessen. 

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