Автономная периферийная работа
В вычислительной технике автономная работа периферийных устройств — это аппаратная функция, присутствующая в некоторых архитектурах микроконтроллеров для разгрузки определенных задач на встроенные автономные периферийные устройства с целью минимизации задержек и повышения пропускной способности в приложениях жесткого реального времени , а также для экономии энергии в сверхнизких режимах. силовые конструкции.
Обзор
[ редактировать ]Формы автономной периферии в микроконтроллерах были впервые представлены в 1990-х годах. Разрешение встроенным периферийным устройствам работать независимо от ЦП и даже взаимодействовать друг с другом определенными предварительно настраиваемыми способами разгружает управляемую событиями связь на периферийных устройствах, что помогает повысить производительность в реальном времени за счет меньшей задержки и потенциально повысить пропускную способность данных. из-за дополнительного параллелизма. С 2009 года схема была улучшена в новых реализациях, чтобы продолжать работать и в спящих режимах , что позволяет ЦП (и другим незатронутым периферийным блокам) оставаться в бездействии в течение более длительных периодов времени в целях экономии энергии. Частично это обусловлено развивающимся рынком Интернета вещей . [1]
Концептуально автономную работу периферийных устройств можно рассматривать как обобщение и смесь прямого доступа к памяти (DMA) и аппаратных прерываний . Периферийные устройства, выдающие сигналы событий, называются событий генераторами или производителями , тогда как целевые периферийные устройства называются событий пользователями или потребителями . В некоторых реализациях периферийные устройства можно настроить для предварительной обработки входящих данных и выполнения различных функций, специфичных для периферийных устройств, таких как сравнение, обработка окон, фильтрация или усреднение на аппаратном уровне, без необходимости передавать данные через ЦП для обработки.
Реализации
[ редактировать ]Известные реализации включают в себя:
- Контроллер периферийных событий ( PEC ) в Siemens / Infineon C166 и C167 с 1990 года. 16-битных микроконтроллерах [2] [3] [4] [5]
- Интеллектуальные автономные периферийные устройства ( блок сравнения Capture CCU6 ) в Infineon XC800 с 2005 года. серии 8051- совместимых 8-битных микроконтроллеров [6]
- Система событий ( EVSYS ) в Atmel AVR XMEGA с 2008 года. 8-битных микроконтроллерах [7] [8]
- Система периферийных событий ( PES ) с функцией SleepWalking [9] в Atmel (теперь Microchip Technology ) AVR32 AT32UC3L с 2009 г. 32-битные микроконтроллеры [10] [11] [12]
- Peripheral Reflex System ( PRS ) в 32-битных микроконтроллерах Energy Micro (теперь Silicon Labs ) Gecko EFM32 на базе ARM с 2009 года. [13] [14] [12]
- IXYS / Zilog ZNEO Z16FMC 16-битные микроконтроллеры с 2011 г. [15] [16]
- Контроллер Event Link ( ELC ) в Renesas с 2011 года. микроконтроллерах
- Программируемое периферийное соединение ( PPI ) в 32-битных микроконтроллерах Nordic nRF на базе ARM примерно с 2011 года. [17]
- Автономная периферия в Infineon XMC с 2012 г. 32-битных микроконтроллерах [18]
- Менеджер передачи данных ( DTM ) в Silicon Labs Precision32 SiM3L1 32-битных ARM Cortex-M3 с 2012 года. микроконтроллерах [19] [12] [20]
- Система периферийных событий ( PES ) с SleepWalking в Atmel (теперь Microchip Technology) SAM4L 32-битные ARM Cortex-M4 с 2012 года микроконтроллеры [21]
- Умные периферийные устройства в Freescale (теперь NXP ) Kinetis L 32-битные ARM Cortex-M0+ с 2012 г. микроконтроллеры [22]
- Система событий ( EVSYS ) с SleepWalking [9] в Atmel (теперь Microchip Technology) SAMD , SAML и SAMC ARM Cortex-M0+ с 2013 г. на 32-битных микроконтроллерах [23] [24]
- Независимые от ядра периферийные устройства ( CIP ) в микрочипе PIC16F [25] и PIC18F [26] а также Microchip AVR ATtiny с 2015 года. 8-битные микроконтроллеры [27] [28] [29]
- Матрица межсоединений периферийных устройств в 32-битных микроконтроллерах STMicroelectronics STM32 . на базе ARM с 2015 года [30]
- Фоновый автономный режим с низким энергопотреблением ( LPBAM ) в 32-битных микроконтроллерах STMicroelectronics STM32U5 на базе ARM с 2021 года. [31]
См. также
[ редактировать ]- Канальный ввод/вывод
- Периферийный контроллер DMA (PDC)
- Стробирование часов , автономное периферийное стробирование часов
- Силовое стробирование
- Рассеяние мощности процессора
- Маломощная электроника
- Событийная архитектура
- Программирование, управляемое событиями
- Всегда включен, всегда на связи (AOAC)
- Энергоэффективный Ethernet (EEE)
- Механизм разгрузки TCP (TOE)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Питчер, Грэм (28 января 2014 г.). «Вещи, достойные внимания. Интернет вещей подталкивает разработчиков микроконтроллеров двигаться в неожиданных направлениях» . Новая электроника . стр. 22–23. Архивировано из оригинала 10 мая 2018 г. Проверено 10 мая 2018 г. [1]
- ^ Вольф, Аксель (март 1994 г.). «Подключение архитектуры C166 к CAN (I)» (PDF) . Компоненты . Приложения Микроконтроллеры. Том. XXIX, нет. 4. «Сименс Акциенгезельшафт» . стр. 42–44. Архивировано (PDF) из оригинала 2 декабря 2021 г. Проверено 2 декабря 2021 г. (3 страницы) (Примечание. Термин «автономная периферия» упоминается в сочетании с Siemens/Infineon SAB 80C166 уже в 1994 году. Часть II статьи: [2] )
- ^ Руководство пользователя — Производные C167CR — 16-битный однокристальный микроконтроллер (PDF) . 3.1 (изд. 2000-03). Мюнхен, Германия: Infineon Technologies AG . Март 2000 г. [2000-02, 1999-03, 1996-03, 1994-08, 1992-07]. Архивировано (PDF) из оригинала 27 октября 2020 г. Проверено 2 декабря 2021 г.
{{cite book}}
:|work=
игнорируется ( помощь ) (Примечание. Обсуждается автономно работающий встроенный контроллер CAN и «контроллер периферийных событий» (PEC).) - ^ CAN Подключение микроконтроллеров C166 и C500 к CAN (PDF) . 1.0. Инфинеон Технологии АГ . Февраль 2004 г. Замечания по применению AP29000. Архивировано (PDF) из оригинала 22 октября 2020 г. Проверено 2 декабря 2021 г.
{{cite book}}
:|work=
игнорируется ( помогите ) - ^ Ирбер, Альфред (лето 2018 г.) [25 февраля 2016 г., 25 сентября 2009 г.]. Встраиваемые системы весна-лето 2018 (PDF) . 2.0 (на немецком языке). Мюнхен, Германия: FH Мюнхен – Университет прикладных наук, факультет электротехники и информационных технологий. стр. 1, 17, 28, 37–40. ЭТО. Архивировано (PDF) из оригинала 2 декабря 2021 г. Проверено 2 декабря 2021 г.
- ^ «Презентация продукта XC800 — блок сравнения изображений CC6» (PDF) . Инфинеон . Май 2006 г. XC886 CC6 V1. Архивировано (PDF) из оригинала 10 мая 2018 г. Проверено 10 мая 2018 г.
[…] Приводам необходима производительность в реальном времени – контур управления должен работать быстрее, чем 2–4 периода ШИМ (например, 100–200 мкс) – Производительность ЦП важна и ее необходимо сохранять для ключевых задач – Вопрос: Как разгрузить ЦП? – Ответ: создавайте интеллектуальные и автономные периферийные устройства! […] CC6 в приложении привода: – генерировать шаблоны ШИМ для всех типов двигателей – всегда работать в безопасном состоянии – даже в случае ошибки – взаимодействовать с АЦП для бессенсорного управления двигателями […] CC6 используется интенсивно – тем больше он работает автономно, тем больше нагрузки на процессор можно сохранить для алгоритмов управления […]
- ^ Фор, Филипп (26 февраля 2008 г.). «AVR XMEGA компании Atmel переопределяет производительность системы для 8/16-битных микроконтроллеров» (объявление для прессы). Атмел . Архивировано из оригинала 01 мая 2018 г. Проверено 1 мая 2018 г.
- ^ Бьорнеруд, Руне Андре (2009). «Реализация системы событий для микроконтроллерных схем» . Открытый НТНУ (диссертация). Кафедра электроники и телекоммуникаций. HDL : 11250/2370969 . Архивировано из оригинала 30 апреля 2018 г. Проверено 29 апреля 2018 г.
- ^ Перейти обратно: а б Андерсен, Майкл П.; Каллер, Дэвид Итан (25 августа 2014 г.). «Компромиссы при проектировании системы во встраиваемой беспроводной платформе нового поколения» (PDF) (технический отчет). Электротехника и компьютерные науки, Калифорнийский университет в Беркли . № UCB/EECS-2014-162. Архивировано (PDF) из оригинала 30 апреля 2018 г. Проверено 30 апреля 2018 г.
- ^ Перлегос, Хелен (22 июня 2009 г.). «Atmel представляет микроконтроллер AVR32, который снижает лучшее в отрасли энергопотребление на 63%» (объявление для прессы). Атмел . Архивировано из оригинала 30 апреля 2018 г. Проверено 30 апреля 2018 г.
- ^ Эйланд, Андреас; Крангнес, Эспен (28 октября 2012 г.). «Улучшите реакцию на прерывания MCU Cortex M4 с помощью интеллектуальной системы периферийных событий» . Atmel Corp. Архивировано из оригинала 30 апреля 2018 г. Проверено 30 апреля 2018 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Повышение производительности без нарушения бюджета мощности» . Дигикей . 10 июля 2013 г. Архивировано из оригинала 2 мая 2018 г. Проверено 1 мая 2018 г.
- ^ Буш, Стив (8 июля 2009 г.). «Energy Micro раскрывает более подробную информацию об энергоэффективном микроконтроллере ARM» . Еженедельник электроники . Архивировано из оригинала 30 апреля 2018 г. Проверено 30 апреля 2018 г.
- ^ Буш, Стив (21 октября 2009 г.). «Energy Micro подробно описывает линейку EFM32G на базе ARM Cortex M3» . Еженедельник электроники . Архивировано из оригинала 30 апреля 2018 г. Проверено 29 апреля 2018 г.
- ^ «ZILOG выпускает новую 16-битную микросхему для приложений управления двигателями» . БизнесВайр . 06.01.2011. Архивировано из оригинала 2 мая 2018 г. Проверено 1 мая 2018 г.
- ^ Коулсон, Дэйв (12 октября 2011 г.). «Необходимость автономного взаимодействия периферийных устройств в бессенсорных приложениях BLDC» . ООО «Конвергенс Промоушенс». WP002003-0111. Архивировано из оригинала 01 мая 2018 г. Проверено 1 мая 2018 г. [3] [4]
- ^ Элахи, Джунаид; Рустен, Джоар Олай; Олсен, Лассе; Санделл, Ларс (12 декабря 2011 г.). «Программируемое периферийное соединение» . Нордик Полупроводник АСА . Патент США US9087051B2 . Проверено 29 апреля 2018 г.
- ^ Бауэр, Питер; Шефер, Питер; Зизала, Стефан (23 января 2012 г.). «Одна микроконтроллерная платформа. Бесчисленное множество решений. XMC4000» (PDF) (Презентация). Международная пресс-конференция, Am Campeon, Мюнхен, Германия: Infineon . Архивировано (PDF) из оригинала 10 мая 2018 г. Проверено 10 мая 2018 г.
- ^ Мэннерс, Дэвид (3 октября 2012 г.). «32-битные микроконтроллеры с самым низким энергопотреблением от Si Labs» . Еженедельник электроники . Архивировано из оригинала 2 мая 2018 г. Проверено 1 мая 2018 г.
- ^ Кремниевые лаборатории . «Технология малой мощности: периферийные устройства микроконтроллеров расширяют границы сверхмалого энергопотребления» . Архивировано из оригинала 01 мая 2018 г. Проверено 1 мая 2018 г. [5]
- ^ Крагнес, Эспен; Эйланд, Андреас (2012). «Переосмысление показателя мощности» (PDF) (информационный документ). Атмел . Архивировано (PDF) из оригинала 1 мая 2018 г. Проверено 1 мая 2018 г.
- ^ «Энергоэффективные решения Freescale: микроконтроллеры Kinetis серии L» (PDF) (информационный документ). Свободный масштаб . 2012. Архивировано (PDF) из оригинала 03 мая 2018 г. Проверено 3 мая 2018 г.
- ^ Рименшнейдер, Франк [на немецком языке] (18 июня 2013 г.). «Микроконтроллеры: новое семейство Cortex-M0+ от Atmel» (на немецком языке). elektroniknet.de. Архивировано из оригинала 30 апреля 2018 г. Проверено 29 апреля 2018 г.
- ^ «Более пристальный взгляд на систему периферийных событий Atmel» . 05.07.2013. Архивировано из оригинала 01 мая 2018 г. Проверено 1 мая 2018 г.
- ^ Куиннелл, Рич (28 июля 2015 г.). «8-битная система дает отпор автономным периферийным устройствам» . Санта-Клара, США: EETimes . Архивировано из оригинала 30 апреля 2018 г. Проверено 30 апреля 2018 г.
- ^ Буш, Стив (31 октября 2016 г.). «Автономная периферия для микроконтроллеров PIC18F» . Еженедельник электроники . Архивировано из оригинала 30 апреля 2018 г. Проверено 29 апреля 2018 г.
- ^ Стро, Ирис (10 ноября 2016 г.). «Технология микрочипов: 8-битное наступление: AVR» (на немецком языке). elektroniknet.de. Архивировано из оригинала 30 апреля 2018 г. Проверено 29 апреля 2018 г.
- ^ Ди Хасио, Лусио (5 мая 2015 г.). «Во встроенном управлении больше нечего изобретать. Часть 1» . Архивировано из оригинала 01 мая 2018 г. Проверено 1 мая 2018 г.
- ^ Ди Хасио, Лусио (12 мая 2015 г.). «Во встроенном управлении больше нечего изобретать. Часть 2» . Архивировано из оригинала 01 мая 2018 г. Проверено 1 мая 2018 г.
- ^ «Соединения периферийных устройств на ST M32F405/7xx, STM32F415/7xx, STM32F42xxx, STM32F43xxx, STM32F446xx и STM32F469/479xx» (PDF) (Примечания по применению). СТМикроэлектроника . АН4640. Архивировано (PDF) из оригинала 1 мая 2018 г. Проверено 1 мая 2018 г.
- ^ «Представляем STM32U5, флагман микроконтроллеров со сверхмалым энергопотреблением» (PDF) . STMicroelectronics International NV . 2021. Архивировано (PDF) из оригинала 17 декабря 2022 г. Проверено 29 января 2024 г.