Mikrocontroller-Differenzierung durch innovative Peripherals (Teil 2 von 2)

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Trigonometric Math Unit (TMU)

Bild 4: Trigonometrische Ausdrücke werden direkt in TMU Befehle assembliert(Bild: Texas Instruments) — Bild 4: Trigonometrische Ausdrücke werden direkt in TMU Befehle assembliert
(Bild: Texas Instruments)

Die TMU ist als IEEE-754 Floating Point Erweiterung der FPU zu sehen. Die Instruktionen des C28 und der FPU werden unter anderem um trigonometrische Funktionen wie sin(b), cos(b), atn(b), div(a,b), sqrt(b), ergänzt.

Da die TMU dieselbe Pipeline wie CPU und FPU nutzt, sind keine zusätzlichen Maßnahmen für den Interrupt Context Save/Restore notwendig.

Jetzt können viele mathematische Funktionen in Hardware statt in C-Bibliotheken gerechnet werden, um letztendlich Rechenzyklen zu sparen und dadurch die Möglichkeit auch auf Systemen mit geringerer Taktfrequenz hohe Regelperformanz zu implementieren.

Der C28-Compiler von TI generiert automatisch die notwendigen TMU-Instruktionen und ist für den C-Programmierer somit transparent.

Das Resultat ist drastisch verkürzte und schnellere Routinen, speziell bei folgenden Algorithmen:

Park und inverser Park Transformation

Space Vektor Generierung

DQ0 und Inverser DQ0 Transformation

FFT Amplitude und Phasen Berechnungen

In einer typischen Applikation wie digitale Motorregelung oder bei mehrphasigen Solar Invertern können durch zusätzliche Nutzung der TMU eine etwa 1.4 fache Leistungsverbesserung erzielt werden.

Viterbi-Complex Math-CRC Unit (VCU)

Die VCU stellt einen fix-point basierten Beschleuniger dar, der gerade in kommunikationsbasierten Systemen zusätzliche Rechenleistung einbringt. So kann die Kodierung und Dekodierung von Signalen der Powerline Kommunikation (PLC) beschleunigt werden und spart im besten Fall ein zusätzliches Prozessorsystem. Desweiteren unterstützt die VCU allgemeine Signalverabeitungsalgorithmen, wie z.B. digitale Filter Berechnung und FFT Spektralanalyse. Die Implementierung von Algorithmen, die z.B. Motorvibrationen analysieren und dadurch auf Lagerprobleme hinweisen, ist somit leicht. Die VCU besteht aus den folgenden Hauptelementen:

Viterbi Dekoder (für Baseband Applikationen)

Komplexer FFT Beschleuniger

Komplexe Filter Beschleuniger

CRC Berechnung und Verifizierung

Artikelfiles und Artikellinks

Link: Teil1: Mikrocontroller-Differenzierung durch innovative Peripherals

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Stand: 08.12.2025

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