Renesas Welche Vorteile bringt ein schneller Mikrocontroller mit integriertem Flash-Speicher?

Mit der Serie SH7216 bietet Renesas einen superskalaren 200-MHz-Core sowie CAN-, USB- und Ethernet-Anbindung zum Einsatz in Motorsteuerungen und Netzwerk-Applikationen.

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Renesas erweitert mit der Flash-MCU-Serie SH7216 seine 32-Bit-SuperH-RISC-Produktreihe. Der Zielmarkt für den SH7216 sind Industrie-Anwendungen wie AC-Servos, Automatisierungstechnik, Gebäudeautomatisierung, Klimageräte und allgemeine Netzwerktechnik. Die SH7216-Reihe besteht aus 72 Derivaten mit unterschiedlich großem integrierten Speicher, verschiedenen Gehäusetypen sowie Versionen mit oder ohne Fließkommaeinheit bzw. mit optionaler Ethernet-Funktion.

Die Bausteine arbeiten mit einer Taktfrequenz von 200 MHz und sind laut Renesas die schnellsten Embedded-Flash-MCUs der Branche. Die wesentlichen Merkmale der Produktreihe sind wie folgt:

• Verbesserte Echtzeit-Performance mit dem schnellsten Flash-Mikrocontroller der Branche.
• Der SH7216 enthält einen superskalaren 32-Bit-SH-2A-Rechnerkern. Ausgewählte Bausteine enthalten außerdem eine 400-MFLOPS-Single- und Double-Precision-Fließkommaeinheit. Aufgrund des superskalaren Kerns, der zwei Befehle gleichzeitig ausführt, kann der Baustein eine Rechenleistung von bis zu 400 DMIPS erreichen.
• Mit bis zu 3,75 MByte Flash ist die MCU laut Renesas aktuell der Baustein mit dem größten verfügbaren Embedded-Flash.
• Der Baustein enthält Renesas‘ MONOS-(Metal Oxide Nitride Oxide Silicon)-Embedded-Flashspeicher, der einen voll-deterministischen Betrieb mit 10 ns Zugriffszeit ohne Waitstates ermöglicht. Der CPU-Takt beläuft sich auf 200 MHz ohne Verzögerungen durch Flashspeicher-Zugriffe und sichert eine hohe Performance ohne Waitstates oder Cache-Misses.

Verbesserte Systemreaktion mit kurzer IRQ-Reaktionszeit

Die CPU-Register des Rechenkerns sind in „Banks“ angeordnet, wobei die 16 Register 15-fach gespiegelt sind. Bei dieser Technik kann eine Subroutine einen zweiten Registersatz nutzen und den aktuellen Satz einsatzbereit für die Nutzung nach der Rückkehr aus der Subroutine lassen. Dementsprechend müssen die Register nicht in den Stack gespeichert und aus diesem zurückgelesen werden, was eine schnellere Rückkehr aus der Subroutine ermöglicht.

Folglich ist die Reaktionszeit auf einen Interrupt-Request (IRQ) so schnell wie eine einfache Verzweigung, was bei 200 MHz Takt einer Zeit von 30 ns entspricht. Die Kombination des SH7216 aus schnellem Core und kurzer Reaktionszeit ermöglicht für Inverter und Echtzeit-Steuersysteme hohe Leistung und Präzision, wie es früher nur durch den Einsatz eines ASICs oder eines dedizierten DSP-Coprozessors erzielbar gewesen wäre.

Neben den seriellen Kommunikationsfunktionen besitzt die MCU-Reihe Schnittstellen wie Ethernet, CAN und USB 2.0. Diese Funktionen erübrigen externe Kommunikations-Controller.

Funktionen für Industrie-Applikationen

Der SH7216 enthält außerdem zwei Motorsteuerungs-Timereinheiten (MTU2 und MTU2S), mit denen sich zwei Motoren gleichzeitig steuern lassen, die eine Mehrachsen-Serversteuerung mit hoher Präzision ermöglicht.

Der Baustein enthält weiterhin zwei 12-Bit-A/D-Wandler mit einer minimalen Sampling-Geschwindigkeit von 1 µs. Dank seiner Kombination aus Timer und A/D-Wandler eignet sich der SH7216 für die Steuerung von BLAC/BLDC-Motoren mit modernen Steuerungstechniken.

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