ARM Cortex magú mikrovezérlők

Átírás

1 ARM Cortex magú mikrovezérlők Tárgykövetelmények, tematika Scherer Balázs Budapest University of Technology and Economics Department of Measurement and Information Systems BME-MIT 2016

2 Lehetőségek: o Hardware Házi feladat:kötelező Silabs: Energy Micro sorozat TI vezérlők mbed Saját hardware o Téma Egyéni vagy csoportos Saját vagy kiírt feladat Megfelelési szintek o OK: mókuskodtunk valamit, de semmi jelentős. o Jó: szép, korrekt munka. o Szuper: Hűűűű, megleptetek. BME-MIT

3 Házi feladat: határidő, dokumentáció Házi feladathoz tartozó határidők: o Március 21.: a házi feladat kiválasztása. o A lehetséges megoldások közül melyiket választja? o A feladat 1 oldalas jóváhagyott specifikációja. Házi feladat bemutatása: o A házi feladat bemutatásának hivatalos időpontja az utolsó hét. Házi feladat dokumentációja: o 1 oldalas specifikáció: Kik, mit, mivel csinálnak? o 1 oldalas summary angolul: Egy oldalban rövid általános leírása az elkészült eszköznek. A leírás tartalmazza az eszköz képét, fotóját! o Házi feladat dokumentációja: szokásos technikai dokumentáció oldal terjedelemben. BME-MIT

4 Előadás diasorozat Vizsgához kérdések Jegyzet, vizsga Kérdéslista: kb. 60 kérdés Vizsgán 10 random kérdés a listából HF beszámítása a vizsgába OK: 1 tetszőleges kérdés max. pontra elfogadva. Jó: 2 tetszőleges kérdés max. pontra elfogadva. Szuper: 3 tetszőleges kérdés max. pontra elfogadva. Vizsga pontozása: 40%-tól elégséges, a többi lineáris. BME-MIT

5 Tematika: előadások BME-MIT

6 ARM Cortex magú mikrovezérlők 1. Bevezetés: Mikrovezérlők fejlődése Scherer Balázs Budapest University of Technology and Economics Department of Measurement and Information Systems BME-MIT 2016

7 Az első mikrovezérlők (Intel MCS-48) 1976: Intel bemutatja a 8bitesmikrovezérlőjét az MCS-48/49 (8048, 8049)-et. Még abban az évben darabot értékesítenek belőle. o Belső 1-2k ROM, belső byte RAM o Kb. 10 MHz o PC-knél rengeteg periféria használata: billentyűzet stb. Budapest University of Technology and Economics Department of Measurement and Information Systems BME-MIT 2016

8 Az első mikrovezérlők (Intel MCS-48) Budapest University of Technology and Economics Department of Measurement and Information Systems BME-MIT 2016

9 Intel : Intel bemutatja a 8051-et.Ez egy 8bites mikrovezérlőon-board EPROM memóriával ban 91 milliót adnak el belőle. o A 80-as évek és a 90-es évek elejének legkedveltebb sorozata. o 8 bites ALU o 8 bites adatbusz o 16 bites címbusz 64k RAM and ROM o On-chip RAM -128 byte o On-chip ROM -4kbyte o 4*8 bit bi-directional I/O port o UART o Two 16 bit Counter/timer o Power saving mode BME-MIT

10 1993: PIC 16C84 PIC: Peripheral Interface Controller /Programmable Intelligent Computer o Eredetileg a General Instruments fejlesztette saját 16 bites processzorának támogatására. o 1985-ben a General Instruments felszámolta a uc részlegét. o A Microchip újratervezi a sorozatot 1993-ban jelenik meg az első PIC16C84 sorozat o Újdonság: EEPROM. Lényegesen leegyszerűsíti és olcsóbbá teszi a fejlesztést. Hobbi. o EEPROM programmemória: 1k o EEPROM adat 64 byte o 36 byte SRAM adat BME-MIT

11 1997: Atmel ISP flash-es mikrovezérlő 1993 Megjelenik az Atmel első flash-sel rendelkező mikrovezérlő sorozata: o 8051-es magú o Külön programozóban programozható Megjelenik a második flash-es sorozat o AVR mag o In-System programozható: nem kell hozzá nagyobb feszültség. o AT90S kbyte Flash 512 Byte SRAM 512 Byte EEPROM UART SPI PWM 32 I/O line BME-MIT

12 2003: Philips (NXP) LCP210x sorozat 2003 Megjelenik az első kompakt mikrovezérlőként használható ARM7-es magú chip. o NXP: LPC2104,LPC2105, LPC2106 Az összes nagyobb gyártónak megjelenik hasonló sorozata. o NXP: LPC2xxx sorozat o Atmel: AT91SAM7 o Texas Instruments: TMS470 o Analog Devices: ADuC70xx o STMicroelectonics: STM Megjelennek az ARM9 alapú vezérlők. BME-MIT

13 Miért éppen ARM, ki vagy mi az az ARM? 1990-ben alakult az Acorn Computers, Apple Computer és VLSI Technology közös vállalkozásaként. Az Advanced RISC Machines Ltd (ARM). Processzormagok tervezésével foglalkozik, de saját maga nem gyárt processzort. Rengeteg gyártó használja fel az ARM processzormagokat (Philips, Texas, Atmel, OKI, Samsung, Sony stb.). Talán a legelterjedtebb 32 bites core. Ezer feletti alkalmazás. Igen széleskörű core- és processzorválaszték BME-MIT

14 Az ARM és más architektúrák (2007) BME-MIT

15 Hagyományos ARM magok összefoglalása BME-MIT

16 2003: LPC kbyte Flash 64 ksram 60 MHz 2 SPI UART I2C BME-MIT

17 2003: Pillanatkép Név/Típus PIC18F452/PIC ATmega128/AVR LPC2106/ARM Flash / SRAM / EEPROM 32k / 1,5k / k / 4k / 4k 128k / 64k MIPS Adatszélesség GPIO ADC 10bit 8 channel 10bit 8 channel 0 Perifériák SPI, I2C, UART, 4 Timer SPI, I2C, UART, 2 8bit Timer, 2 16bit Timer SPI, 2UART, I2C, 2 32bit Timer Fogyasztás 15-25mA (4.2V) ~105mW 25-30mA (4.5V) ~135mW 40-50mA (3.3/1.8V) ~125mW Ár/db (100 db tétel) $6.51 $8.81 $9.48 BME-MIT

18 Várakozások 2003-ban BME-MIT

19 Várakozások 2006-ban BME-MIT

20 ARM magok migrációja ARM11 Cortex-A ARM10 ARM9 Cortex-R ARM7 Cortex-M BME-MIT

21 ARM Cortex Cortex-M3, első sorozatok: 2006 o Luminary Micro: Stellaris Megveszi őket a Texas Instruments Texas erősen felvásárlás irányultságú az elmúlt 5 évben: Chipcon o STMicroelectronics: STM32F1xx o NXP: LPC17xx o Atmel Cortex sorozat Cortex-M0, M0+ első sorozatok: 2009 o NXP, LPC11xx o STMicro: STM32F0xx Cortex-M4, első sorozatok: 2010 o NXP, LPC4xxx o STMicro: STM32F4xx Cortex-M7, első sorozatok: 2015 o STMicro: STM32F7xx BME-MIT

22 Jelen helyzet (2016) BME-MIT

23 Jelen helyzet 8 bit BME-MIT

24 Jelen helyzet 16 bit BME-MIT

25 Jelen helyzet 32 bit BME-MIT

26 Miért használnak még mindig 8 bites vezérlőt? Olcsóbb? Kisebb fogyasztás? Szélesebb feszültségtartomány? Jobb és egyszerűbb fejlesztőkörnyezet? BME-MIT

27 8 bites trendek Flash [kbyte] , lábszám BME-MIT

28 32 bites trendek Flash [kbyte] , lábszám BME-MIT

29 Árak alakulása $ 10 $ 32 bites 5 $ 8 bites 1 $ 0,5 $ BME-MIT

30 Sleep fogyasztás alakulása 20µA 32 bites 10µA 2µA 8 bites 1µA 0,2µA 0,1µA BME-MIT

31 Sleep fogyasztás alakulása 20µA 32 bites 10µA 2µA 8 bites 1µA 0,2µA 0,1µA BME-MIT

32 Tápfeszültség-tartományok alakulása 5V 8 bites 4V 3V 32 bites 2V 1V BME-MIT

33 Perifériakészlet éssebességtrendek 32 bites USB OTG I2C SPI UART + CAN + 10 bit AD + USB D + DMA + Ethernet CCD LCD + Ethernet + DMA + USB OTG + USB D + CAN + 12 bit AD I2C 60 MIPS 70 MIPS 100 MIPS 150 MIPS 200 MIPS SPI UART 8 bites + USB CAN CAN I2C + DMA I2C SPI + USB SPI UART UART 10 bit AD 20 MIPS 32 MIPS 12 bit AD BME-MIT

34 Miért használunk 8 bites vezérlőt? Első tradicionális előny az ár. o Már léteznek $1 alatti 32 bites változatok is, de az AtTiny, PIC10 családokkal nem tudják felvenni a versenyt (LPC800 már erre törekszik). Fogyasztás: csak a kifejezetten erre specializált 8 bitesek tudnak jobbak lenni. A ma/mips-ben mindig is jobbak voltak a 32 bitesek. Sleep áramfelvételben volt az igazi lemaradás, ez mostanra jelentősen csökkent. Feszültségtartomány, tápfeszültség-érzékenység A 8 bites mindig kicsit robusztusabb marad. A 32 bitesek is egyre szélesebb feszültségtartományban képesek üzemelni. Fejlesztő környezet Erős gyári támogatás Lényegesebben egyszerűbb chipek BME-MIT

35 Mi a legfőbb szempont a mikrovezérlőválasztásnál? BME-MIT

36 Mi a legfőbb szempont a mikrovezérlőválasztásnál? BME-MIT