STMicroelectronics a lansat recent o nouă platformă de controlere, sub denumirea “FIVE”, care uneşte toate beneficiile microcontrolerelor şi o arhitectură dedicată algoritmilor de nivel înalt şi programării pe cale vizuală-grafică: “Procesorul de Decizii” (“Decision Processor”). Noua familie de Unităţi Inteligentă de Control (Intelligent Controller Units – ICU) aduce beneficiile unui raport preţ/performanţă nemaiîntâlnite până acum, contribuind totodată la atingerea unui timp scăzut de ajungere pe piaţă şi îmbunătăţire-diferenţiere a produselor în orice segment am întâlni cerinţa unui controler încorporat efectiv din punctul de vedere al costurilor: aplicaţii cu alimentare de la baterie, aplicaţii casnice şi industriale, infotainment, ş.a.m.d.
Platforma FIVE uneşte două concepte-cheie: o arhitectură hardware care combină un microcontroler performant cu un Procesor de Decizii care accelerează rularea algoritmilor sofisticate din ce în ce mai des întâlnite în aplicaţiile “embedded”, şi cea a sistemelor de programare vizuală avansate, care minimizează timpul necesar dezvoltării, nemaifiind necesară învăţarea limbajului şi scrierea unui cod de către utilizator.
Fiecare piesă ICU conţine un CPU de 8 biţi bazat pe register file, periferii analogice şi numerice, memorie non-volatilă (EPROM, EEPROM sau Flash) şi Procesorul de Decizii. Familia ST408 oferă 55 de instrucţiuni (inclusiv multiplicare şi divizare prin hardware) cu o performanţă de 2 MIPS, iar cea ST508 este prevăzută cu un set de instrucţiuni îmbogăţit (105 de instrucţiuni), performanţă de 4 MIPS şi memorii on-chip de până la 32KBytes Flash sau EPROM/OTP, 512 Byte RAM şi 4KBytes EEPROM pentru date. Tot în cadrul familiei 508 va fi curând accesibilă o gamă de microcontrolere alimentate cu 2V, făcând ca această familie să fie ideală pentru aplicaţiile cu alimentare de la baterie, cum sunt telecomenzile sau PDA-urile.
Procesorul de Decizii încorporat realizează accelerarea prin hardware a algoritmilor decizionale, bazate pe funcţii de genul “DACĂ … ATUNCI” şi lucrează în tandem cu controlerul. În acest fel, utilizatorul poate beneficia din plin de eficienţa metodologiei de “algoritmi inteligenţi”, în timp ce deţine controlul deplin asupra problemelor-cheie, cum sunt densitatea programului şi performanţele real-time ale sistemului. Din arhitectura tip register file al FIVE ICU rezultă timpi de calcul mai reduşi faţă de arhitecturile tradiţionale bazate pe acumulator, în acelaşi timp ce multiplicarea şi divizarea realizate pe cale hardware permit calcule complexe cu viteză ridicată, la un volum optimizat al codului sursă.
Familiile FIVE408 şi FIVE508 au în ele un bogat sortiment al periferiilor. Acesta include convertoare A/D (cu rezoluţii de 8 şi 10 biţi), Watchdog, detectoare Power-On şi Brown-Out, interfeţe de comunicare serială (SCI, SPI, I2C) şi până la trei timere de 8 sau 16 biţi cu prescalator de 16 biţi, care pot fi sincronizate pentru a comanda cu uşurinţă motoare AC trifazate, şi care pot furniza şi semnale PWM. Mai este inclus şi un triac driver pentru comanda directă a elementelor de putere în toate modalităţile importante: Burst (aplicaţii termice şi de iluminare), Parţializare Unghi de Fază (universal, motor AC monofazat şi control al sarcinilor inductive), respectiv modulare PWM. Toate componentele din familiile FIVE408 şi FIVE508 sunt prevăzute cu mecanisme de reducere a consumului electric şi protecţii ale memoriei.
În plus, memoria Flash a componentelor din familia ST508 permite reprogramări atât în mod In Situ Programming (ISP), când memoria ICU este reprogramată după ce aceasta a fost lipită pe placa aplicaţiei, cât şi în mod In Application Programming (IAP), când codul se modifică în timp ce aplicaţia funcţionează. Acest lucru este foarte util când sistemul de control trebuie să se adapteze unor schimbări drastice ale parametrilor analizaţi sau caracteristicilor utilizatorului (ex.: aplicaţii bazate pe recunoaşterea vocii).
Complementar fiind hardware-ului optimizat, sistemul de dezvoltare “Visual FIVE IDE” aduce o modalitate de programare vizual/grafică ce permite programare la nivel înalt şi compatibilitate de sus în jos între membrii familiilor FIVE. Timpul necesar dezvoltării softului se reduce în mod drastic, deoarece nu mai este nevoie de cunoştere a limbajelor C sau de asamblare! Configurarea picioarelor şi a periferiilor ICU poate fi descrisă complet în mod grafic, softul fiind dezvoltat asemenea unei diagrame flow-chart alcătuit din blocuri grafice. Acest lucru permite designerului să-şi concentreze atenţia asupra aplicaţiei şi favorizează tuningul rapid al proiectelor. Mediul integrat de dezvoltare include un Debugger şi un Programmer, care permit încărcarea softului realizat în memoria FIVE conectând placa de programare la PC prin portul paralel. Pentru a asigura o flexibilitate maximă a opţiunilor în programare, sistemul software de dezvoltare FIVE suportă înserarea secvenţelor scrise în C sau assembler.
Sistemul software “Adaptive Fuzzy Modeller” (AFM) vă poate fi de folos la design-ul modelelor şi algoritmilor fuzzy. Dacă este la dispoziţie un set de valori I/O măsurate ale sistemului al cărui comportament trebuie modelat, AFM vă furnizează în mod automat parametrii fuzzy (forma şi poziţia funcţiilor membership) şi construieşte un număr optimizat de funcţii pentru sistemul Dvs. Proiectul fuzzy rezultat din AFM poate fi exportat apoi în VisualFIVE, MATLAB şi compilator C.
ST Microelectronics susţine lansarea platformei FIVE cu o gamă largă de sisteme de dezvoltare şi emulare software şi hardware, precum şi un număr ridicat de exemple de aplicaţii (Application Notes).
Construit în jurul unui CPU inovator şi funcţionând la tensiune de alimentare redusă, platforma FIVE este complementar ideal familiei de succes al microcontrolerelor ST7, făcând ca oferta de microcontrolere Flash pe 8 biţi a ST să fie una dintre cele mai bogate de pe piaţă.
Principalele avantaje ale ST FIVE sunt următoarele:
Economie la volumul programului:
• până la 40%, datorită arhitecturii Register File;
• până la 85%, datorită Procesorului de Decizii, în loc de tabele look-up ;
• până la 70% în algoritmul PID, datorită multiplicării/divizării hardware;
• până la 70% în algoritmul PID, datorită Procesorului de Decizii.
Procesorul de Decizii scade costurile dezvoltării cu microcontroler:
• în multe cazuri elimină necesitatea utilizării unui DSP sau microcontroler scump;
• minimizează costul senzorilor;
• face posibilă utilizarea unor senzori virtuali;
• rămâne necesară învăţarea unei singure filozofii de la 8 până la 32 biţi;
• AFM (Adaptive Fuzzy Modeller) reduce dramatic timpul modelării sistemului.
Procesorul de Decizii scade volumul necesar de memorie (ex. PID control):
• economiseşte 70% folosirea CPU;
• economiseşte 70% volum de cod în cazul algoritmilor standard (volum PID de 100 Bytes faţă de 350 Bytes tipic);
• economiseşte 95% volum de cod în cazul algoritmilor Fuzzy (volum Fuzzy de 25 Bytes faţă de 350 Bytes tipic);
• execuţie a codului mai mult de 10 ori mai rapidă (execuţie Fuzzy/PID 30 microsecunde faţă de 400 microsecunde tipic).
Informaţii suplimentare şi download gratuit găsiţi la adresele Internet http://www.st.com/five/, http://mcu.st.com şi http://www.stmcu.com.
Andrei Szabó
andrei.szabo@st.com