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

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Umsetzung mit einer einzelnen TMS320F2837xD-MCU

Bild 5: C2000 mit internen Beschleunigern steuert zwei Motoren(Bild: Texas Instruments) — Bild 5: C2000 mit internen Beschleunigern steuert zwei Motoren
(Bild: Texas Instruments)

Die hier beschriebene Lösung basiert beispielhaft auf dem C2000 Delfino MCU Derivat TMS320F2837xD, welches alle vier hier vorgestellten Hardware-Beschleuniger enthält. Diese großzügig ausgestattete MCU besteht aus zwei symmetrisch aufgebauten MCU-Systemen, die jeweils ihren eigenen Flash- und RAM Speicher, DMA sowie CLA, FPU und VCU besitzen. Über einen Shared Memory Block können beide Systeme mittels Interprozessor Kommunikation (IPC) synchronisiert werden. Damit kommt man zu einer MHz-Leistung von 4 x 200MHz = 800 MHz.

Portfolio der C2000 MCUs mit Hardware-Beschleunigern

Die TI C2000 MCUs teilen sich in die Delfino- und Piccolo-MCU-Familien auf. Delfino-MCUs sind hier die high-performance Derivate, die hohe Systemleistungsfähigkeit und hohe Integration von Beschleunigern und Peripherienvereint. Die neueste MCU-Familie TMS320F2837x bietet pin-kompatible Skalierbarkeit von Quad Core (2 x C28, 2x CLA, 200 MHz) bis hinunter in die Piccolo MCU Welt TMS320F2807x (1 x C28, 1 x CLA, 120 MHz).

Typische Applikationen für die Delfino MCU Klasse sind beispielsweise Industrial Drives, Digital Power, Solarinverter und intelligente Sensoren.

Die C2000 Piccolo MCU Klasse adressiert lower-cost Anwendungen und ist ideal geeignet für Weiße Ware, Motorensteuerung, Digital Power, Hybrid-Antriebe (HEV) oder PLC. Es sind sowohl 40-60MHz fixed-point Derivate als auch bis zu 120 MHz Floating-Point Derivate verfügbar.

Auch hier sind die bisher beschriebenen Beschleuniger implementiert.

Wählt man nun für das gewählte Beispielprojekt eines Dual Motordrives eine Single Core C2000 Delfino MCU TMS320F28337xS, kann folgende interne logische Zuordnung getroffen werden:

Der C28-Core rechnet den Motorregler Motor 1 sowie HMI und CAN Stacks.

Dank FPU, TMU und 200 MHz Taktfrequenz ist hier genügend Rechenleistung vorhanden

Der CLA Koprozessor rechnet den Motorregler Motor 2 und hat Zugriff auf alle wichtigen Peripherals der MCU. Die Synchronisation mit dem C28 geschieht über IPC durch Shared Memory.

Fazit

Sind harte Echtzeitanforderungen gefragt, macht es Sinn kritische Softwarepfade, wie z.B. digitale Regler, auf zusätzlich im System vorhandene Koprozessoren, wie z.B. dem CLA der C2000 Realtime MCU Serie oder PRU der AM437 Sitara MPUs zu bringen. Durch deren geringe Latenz, hohe Deterministik und echtem Parallelprocessing zum Hauptprozessor, können nun auch komplexe Systeme in geschlossenen MCU Systemen realisiert werden. Die enge interne Verknüpfung des Ko- und Hauptprozessors durch IPC ermöglicht eine strukturierte Softwareentwicklung inklusive C-Compiler und Multi-Core Debugging.

Desweiteren können dedizierte Koprozessoren wie TMU und VCU die Abarbeitung von Algorithmen mit z.B. trigonometrischen Formeln (Clark-, Park-Transformation, SinCos Resolver) deutlich beschleunigen und damit Systemlatenzen reduzieren.

Häufig spart man sich somit den teuren Einsatz von Multi-MCU-Systemen mit dem damit verbundenen hohen Softwarepflege- und Testaufwand.

* Dirk Jansen ist Senior Field Application Engineer Embedded Processing & Connectivity bei Texas Instruments.

Artikelfiles und Artikellinks

Link: Teil1: Mikrocontroller-Differenzierung durch innovative Peripherals

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Stand: 08.12.2025

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