Anbieter zum Thema

DigiKey Corp

MicroConsult Academy GmbH

Heitec AG

E.E.P.D. Electronic Equipment Produktion & Distribution GmbH

Richtige Mischung digitaler und analoger Komponenten

In einem breiten Bereich von Anwendungen können Ein-Chip-Lösungen eingesetzt werden, in denen die richtige Mischung von digitalen und analogen Komponenten und Arbeitsspeicher integriert werden kann. So entsteht ein optimierter und maßgeschneiderter Baustein. Die Technik führt zwangsläufig zu einer kleineren Platinenfläche, weniger externen Komponenten und geringeren Materialkosten.

Programmierbare analoge Bausteine sind weit weniger verbreitet als ihre digitalen Gegenstücke. Der Markt wird hier von der PSoC-Familie von Cypress Semiconductor beherrscht. PSoC-Bausteine, d. h. programmierbare SoCs, verfügen über einen Mikrocontrollerkern, fest verdrahtete Blöcke und programmierbare Logik, unterscheiden sich aber durch ihre konfigurierbare analoge Peripherie, die über eine Schaltkondensator-Technologie, Operationsverstärker, Komparatoren, ADCs und DACs und digitale Filterblöcke aktiviert werden. Zusammen ermöglichen diese Merkmale den Aufbau von komplexen analogen Signalpfaden, die eng mit den digitalen Funktionen auf dem Chip gekoppelt sind.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 7 Bildern

Das Entwicklungskit CY8CKIT-050 kann zusammen mit der integrierten Entwicklungsumgebung (IDE) PSoC Creator verwendet werden. Damit können zahlreiche Anwendungen auf Grundlage des PSoC 5LP entwickelt werden. Abbildung 6 (siehe Bildergalerie) zeigt die wesentlichen Elemente des Entwicklungskits. PSoC Creator ist eine IDE mit einem Unterschied:

Sie kann für die gleichzeitige Entwicklung von Embedded-Software (die in diesem Fall auf dem ARM-Cortex-M3-Kern des PSoC 5 läuft) und von Hardwarefunktionen verwendet werden, die in den konfigurierbaren analogen Blöcken des Bausteins implementiert werden.

Analoge Funktionen können mittels Ziehen und Ablegen eingefügt werden und APIs, die den Zugriff auf diese Funktionen per Software erlauben, können dynamisch generiert werden. Zum Lieferumfang der IDE gehört eine große Anzahl vordefinierter Verstärker und Filter. Die Entwickler können aber auch eigene Funktionen erstellen.

Cypress hat eine Anzahl von Anwendungsbeispielen zur Demonstration der Fähigkeiten des PSoC 5 erstellt, darunter die Implementierung eines Solar-Controllers mit Mikro-Inverter. Abbildung 7 (siehe Bildergalerie) zeigt einen Überblick über die Architektur der Anwendung. Der Mikro-Inverter umfasst mehrere Konvertierungsstufen einschließlich einer Boost-Steuerung zur Unterdrückung der Welligkeit, Steuerung des Ausgangsstroms, Phasenregelkreis und MPPT-Algorithmus (Maximum Power Point Tracking). In dieser Anwendung werden die Fähigkeiten der Plattform hervorragend demonstriert.

Fazit: Die Leistungsfähigkeit dedizierter Hardware ist selten zu übertreffen

Zwar stellt Software eine abstrakte Möglichkeit zur Implementierung fast jeder Aufgabe oder Funktion dar, aber die Leistungsfähigkeit dedizierter Hardware kann selten übertroffen werden. Bei der steigenden Nachfrage nach höherem Durchsatz und besserer Konfigurierbarkeit setzen sich Plattformen, auf denen Hardware, Software, analoge und digitale Bereiche kombiniert werden, vermehrt in Form von Ein-Chip-Lösungen durch.

Diese SoCs erfüllen einen Bedarf, aber wie bei jeder Implementierung sind Kompromisse erforderlich. Nicht alle SoCs bieten die richtigen fest verdrahteten Funktionen. Selbstverständlich wird eine einzelne Anwendung kaum alle verfügbaren Merkmale nutzen, aber in manchen Fällen ist der finanzielle Aufwand für eine flexiblere Plattform möglicherweise nicht zu leisten.

Allerdings werden diese Kompromisse aufgrund des technischen Fortschritts seltener und die von ihnen bereitgestellte Flexibilität rechtfertigt ihre Nutzung in einem breiteren Anwendungsbereich.

(ID:45270801)