Микроконтроллеры Hercules для высоконадежных систем

Александр Русу (г. Одесса)

Автомобили, лифты, эскалаторы, промышленные роботы, медицинская техника – вот далеко не полный перечень приложений, в которых сбой в работе микроконтроллера может привести к трагедии, а значит – при разработке подобного оборудования в первую очередь должны решаться вопросы его функциональной безопасности.

Вопросам написания стабильного программного кода посвящено множество книг и рекомендаций, однако при разработке высоконадежного оборудования написать устойчивую программу даже с функциями самотестирования недостаточно. Требуется еще платформа, способная не только безошибочно выполнить разработанную последовательность инструкций, но и гарантировать, что эти инструкции, впрочем, как и содержимое остальных видов памяти, не будут модифицированы, например, в результате воздействия электромагнитной помехи. А это означает, что функциональная безопасность должна обеспечиваться комплексно не только на программном, но и на аппаратном уровне.

Вопросам функциональной безопасности посвящен ряд международных стандартов и рекомендаций, например, IEC 61508, IEC 60730 или ISO 26262. Сегодня разработка «с нуля» максимально безопасного устройства является сложной задачей, требующей больших временных и финансовых затрат, даже для коллективов профессиональных разработчиков. Поэтому наилучшим вариантом является использование различных аппаратно-программных заготовок, предоставляемых производителями электроники.

Одним из таких решений является комплексный пакет функциональной безопасности SafeTI™, предлагаемый одним из лидеров мировых производителей электронных компонентов – компанией Texas Instruments. Имея более 25 лет опыта в области высоконадежных приложений, используемых в различных сферах промышленного и автомобильного рынков, Texas Instruments предлагает разработчикам законченное решение с многоуровневой поддержкой, с помощью которого можно быстро и с минимальными затратами разработать устройство, удовлетворяющее самым жестким требованиям современных стандартов.

Аппаратной основой пакета SafeTI являются микроконтроллеры, использующие специализированную платформу Hercules Safety Microcontroller Platform. Все представители этого семейства имеют высокую производительность, обширный набор встроенных коммуникационных интерфейсов, интегрированную память и самое главное – аппаратные модули безопасности. В отличие от конкурирующих решений, реализующих функции самотестирования на программном уровне, в микроконтроллерах Hercules эти вопросы решаются с помощью специализированных аппаратных узлов, что дополнительно повышает надежность и уменьшает нагрузку на процессор. Эти микроконтроллеры ориентированы на использование в автомобильных и промышленных приложениях, что не является препятствием для использования их и в других областях (рисунок 1), требующих высокого уровня функциональной безопасности, например, в энергетических системах или медицинском оборудовании.

Рис. 1. Сфера применения микроконтроллеров Hercules

Рис. 1. Сфера применения микроконтроллеров Hercules

Ключевые особенности семейства Hercules

Микроконтроллеры Hercules имеют мощный набор диагностических инструментов, позволяющих разработчикам реализовывать функции безопасности на основе комплекса интегрированных модулей, а значит – увеличить производительность микроконтроллера и уменьшить размер кода за счет переноса части функционала на аппаратный уровень. Семейство Hercules построено по единой архитектуре «Безопасный остров» (Safe Island), отличающейся сбалансированным использованием программных и аппаратных инструментов для реализации функциональной безопасности разрабатываемого приложения. Проверка работоспособности прибора начинается с контроля напряжения питания с последующим тестированием ключевых элементов ядра микроконтроллера, в числе которых – тактовый генератор, узел сброса, сопроцессор, встроенные и внешние модули памяти программ и ОЗУ. И только после проверки этих жизненно важных для выполнения программы узлов начинается проверка других элементов системы, в том числе – периферийных устройств. Такая концепция успешно прошла апробацию не в одном поколении приложений, критически важных с точки зрения надежности и безопасности,, например, в автомобильной технике.

Ключевой особенностью архитектуры «Безопасный остров» являются два дублирующих друг друга по технологии LockStep синхронно работающих процессора ARM Cortex-R, выходные сигналы которых непрерывно сравниваются специализированным аппаратным узлом. При возникновении ошибок в работе любого процессора его дублированный аналог продолжает функционировать, предотвращая остановку системы. Это обеспечивает практически мгновенное срабатывание защиты при обнаружении неполадок в работе любого элемента ядра без какого-либо ухудшения производительности, позволяет исправить неповторяющиеся аппаратные ошибки и предотвратить сбои в работе программного обеспечения.

Кроме этого, в микроконтроллерах Hercules предусмотрены встроенные аппаратные модули самотестирования (Built-In Self-Test, BIST), позволяющие обнаружить множество скрытых дефектов без использования сложного программного обеспечения и дополнительных затрат процессорного времени. Информация во Flash-памяти программ и оперативной памяти хранится с использованием расширенных кодов Хэмминга, позволяющих исправлять однократные и обнаруживать двукратные ошибки (Single-Bit Error Correction Double-Bit Error Detection, SECDED). Аппаратные модули коррекции ошибок (Error Correction Code, ECC) интегрированы в каждый микроконтроллер и защищают как данные, хранящиеся в различных видах памяти, так и данные, передаваемые по системным информационным шинам. Все критически важные сегменты ОЗУ могут быть проверены с помощью аппаратных модулей самотестирования BIST, а встроенный модуль защиты памяти (Memory Protection Unit, MPU) помогает обнаружить и защитить приложение от детерминированных ошибок в прикладном программном обеспечении.

Более подробное представление о надежности микроконтроллеров Hercules можно получить, изучив их функциональную схему (рисунок 2), на которой красным цветом выделены модули с наивысшим уровнем безопасности, синим – со смешанным, а серым цветом показаны узлы, не являющиеся критически-важными для работы системы.

Рис. 2. Функциональная схема микроконтроллеров Hercules

Рис. 2. Функциональная схема микроконтроллеров Hercules

Ключевыми особенностями микроконтроллеров Hercules являются:

  • два дублированных по технологии LockStep синхронных ядра ARM Cortex-R с тактовой частотой до 330 МГц;
  • встроенные модули аппаратного самотестирования (BIST) для интегрированной и внешней оперативной памяти;
  • модули обнаружения и коррекции ошибок (ECC) данных памяти программ, ОЗУ и системных шин;
  • модули мониторинга питающих напряжений и тактового генератора;
  • модуль обнаружения ошибок с выводом сигнала на ножку микросхемы.

Флагманскими семействами платформы Hercules являются ориентированное для широкого круга промышленных приложений семейство RM и предназначенная для использования в транспортной технике серия TMS570. Из краткой сравнительной оценки семейств микроконтроллеров Hercules, приведенной в таблице 1, видно, что данные микроконтроллеры являются мощной вычислительной основой для создания высокопроизводительных систем с максимальным уровнем надежности и безопасности.

Таблица 1. Сравнительная оценка семейств микроконтроллеров Hercules

Семейство RM TMS570
Сфера применения Автоматизация и управление промышленными процессами Автомобильная и транспортная техника
Стандарты, квалификации IEC 61508 SIL 3 ISO 26262 ASIL-D, AEC-Q100
Ядро Cortex-R Cortex-R
Тактовая частота, МГц до 330 до 300
Диапазон рабочих температур, °С -40…105 -40…125
Коммуникационные интерфейсы Ethernet, USB, CAN Ethernet, FlexRay™, CAN
Периферийные устройства Таймеры, АЦП и другие Таймеры, АЦП и другие

Семейство Hercules RM

Микроконтроллеры семейства RM имеют сертификат соответствия стандарту функциональной безопасности IEC 61508 (уровень SIL 3) и обладают самым высоким для платформы Hercules быстродействием. В семействе присутствуют приборы с разным уровнем производительности и объемом памяти (таблица 2), что дает разработчику возможность выбора наиболее подходящего микроконтроллера как для простых приложений, так и для решения сложных задач.

Таблица 2. Характеристики микроконтроллеров семейства Hercules RM

Наименование Скорость, МГц Flash RAM, кбайт EEPROM, кбайт EMAC USB OHCL+ Device CAN MibSPI MibSPI CS SPI I²C UART (SCI) MibADC 12-бит (ch) EMIF
Серия RM57
RM57L843-ZWT 330 4 Мбайт 512 128 10/100 4 5 32 2 4 2 (41) +
Серия RM48
RM48L952-ZWT 220 3 Мбайт 256 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM48L952-PGE 220 3 Мбайт 256 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM48L950-ZWT 200 3 Мбайт 256 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM48L950-PGE 200 3 Мбайт 256 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM48L940-ZWT 220 3 Мбайт 256 64 10/100 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM48L940-PGE 200 3 Мбайт 256 64 10/100 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM48L930-ZWT 200 3 Мбайт 256 64 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM48L930-PGE 200 3 Мбайт 256 64 + 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM48L750-ZWT 200 2 Мбайт 256 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM48L750-PGE 200 2 Мбайт 256 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM48L740-ZWT 200 2 Мбайт 256 64 10/100 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM48L740-PGE 200 2 Мбайт 256 64 10/100 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM48L730-ZWT 200 2 Мбайт 256 64 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM48L730-PGE 200 2 Мбайт 256 64 + 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM48L550-ZWT 200 2 Мбайт 192 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM48L550-PGE 200 2 Мбайт 192 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM48L540-ZWT 200 2 Мбайт 192 64 10/100 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM48L540-PGE 200 2 Мбайт 192 64 10/100 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM48L530-ZWT 200 2 Мбайт 192 64 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM48L530-PGE 200 2 Мбайт 192 64 + 3 3 12 1 1 2 2 (24)
Серия RM46
RM46L852-ZWT 220 1,25 Мбайт 192 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM46L852-PGE 220 1,25 Мбайт 192 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM46L850-ZWT 200 1,25 Мбайт 192 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM46L850-PGE 200 1,25 Мбайт 192 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM46L840-ZWT 200 1,25 Мбайт 192 64 10/100 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM46L840-PGE 200 1,25 Мбайт 192 64 10/100 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM46L830-ZWT 200 1,25 Мбайт 192 64 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM46L830-PGE 200 1,25 Мбайт 192 64 + 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM46L450-ZWT 200 1 Мбайт 128 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM46L450-PGE 200 1 Мбайт 128 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM46L440-ZWT 200 1 Мбайт 128 64 10/100 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM46L440-PGE 200 1 Мбайт 128 64 10/100 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM46L430-ZWT 200 1 Мбайт 128 64 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) +
RM46L430-PGE 200 1 Мбайт 128 64 + 3 3 12 1 1 2 2 (24)
Серия RM44
RM44L920-PGE 180 1 Мбайт 128 64 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM44L920-PZ 120 1 Мбайт 128 64 2 2 6 1 1 2 (16)
RM44L520-PGE 180 768 кбайт 128 64 3 3 12 1 1 2 2 (24)
RM44L520-PZ 120 768 кбайт 128 64 2 2 6 1 1 2 (24)
Серия RM42/RM41
RM42L432-PZ 1100 384 кбайт 32 16 2 1 4 2 1 1 (16)
RM41L432-PZ 80 128 кбайт 32 16 2 1 4 2 1 1 (16)

Ключевой особенностью микроконтроллеров семейства RM, как и всей платформы Hercules, являются два дублированных по технологии LockStep ядра ARM Cortex-R (рисунок 3), каждое из которых на аппаратном уровне поддерживает операции с плавающей точкой. В зависимости от модели максимальная тактовая частота ядра может находиться в диапазоне 80…330 МГц, что обеспечивает удельную производительность до 1,66 DMIPS/МГц. Объемы установленной на кристалле памяти зависят от конкретной модели и могут находиться в диапазонах 128 кбайт…4 Мбайт (Flash-память программ) и 32…512 кбайт (оперативная память), что позволяет гибко выбирать микроконтроллер в зависимости от конкретной задачи. При этом данные, хранящиеся в каждом из видов памяти, защищены аппаратными модулями обнаружения и коррекции ошибок (ЕСС).

Рис. 4. Структурная схема микроконтроллеров семейства Hercules RM

Рис. 3. Структурная схема микроконтроллеров семейства Hercules RM

Среди периферийных устройств семейства Hercules особо следует выделить таймеры с расширенными возможностями (High End Timer, HET). Каждый HET имеет независимый сопроцессор, способный выполнить собственный набор инструкций без участия основного ядра. Кроме этого микросхемы могут содержать 12-разрядные АЦП и ЦАП, ШИМ-генераторы, модули для управления электродвигателями и другие периферийные устройства, традиционно присутствующие в микроконтроллерах общего назначения.

Широкий выбор коммуникационных интерфейсов, среди которых Ethernet, USB (в режимах «хост» и «мастер»), CAN, UART, SPI, I2C позволяют легко интегрировать разрабатываемое устройство в информационную систему приложения. Кроме этого, микросхемы семейства RM совместимы между собой по выводам и не требуют сложного переноса программного обеспечения на другой контроллер, что позволяет при необходимости легко расширять возможности уже существующего приложения.

Основной сферой использования микроконтроллеров Hercules RM являются промышленные устройства. Их можно использовать для управления инверторами, генераторами, турбинами, ветряными и солнечными электростанциями, промышленными приводами, а также применять во многих приложениях с высоким уровнем функциональной безопасности, например, в медицинском оборудовании.

Семейство Hercules TMS570

В отличие от представителей серии RM, микроконтроллеры семейства Hercules TMS570 ориентированы на использование в транспортных системах, и поэтому имеют сертификаты не только общих (IEC 61508 уровень SIL 3), но и специфичных для транспорта стандартов. Например, они соответствуют требованиям наивысшего уровня функциональной безопасности ASIL D стандарта ISO 26262. Кроме этого они могут содержать специфические для автомобильной техники интерфейсы, например, высокоскоростного сетевого протокола FlexRay, позволяющего передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с. Остальные характеристики микроконтроллеров семейства TMS570 (таблица 3): структурная схема (рисунок 4), набор периферийных устройств, тактовая частота ядра и объемы установленной памяти сопоставимы с серией RM. И, конечно же, микроконтроллеры данного семейства имеют полный комплект инструментов аппаратной защиты, предоставляемой платформой Hercules.

Таблица 3. Характеристики микроконтроллеров семейства Hercules TMS570

Наименование Скорость, МГц Flash RAM, кбайт EEPROM, кбайт EMAC FlexRay, ch CAN MibSPI (CS) SPI (CS) I²C UART (LINI) MibADC 12-бит (ch) EMIF (16 бит)
Серия TMS570LC43x
TMS5704357BZWTQQ1 300 4 Мбайт 512 128 10/100 2 4 5 (32) 2 4 (2) 2 (41) +
Серия TMS570LS31x/21x
TMS5703137DZWTQQ1 180 3 Мбайт 256 64 10/100 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) +
 TMS5703137DPGEQQ1 160 3 Мбайт 256 64 10/100 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24)
TMS5703135DZWTQQ1 180 3 Мбайт 256 64 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) +
TMS5703135DPGEQQ1 160 3 Мбайт 256 64 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24)
TMS5703134DZWTQQ1 180 3 Мбайт 256 64 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) +
TMS5703134DPGEQQ1 160 3 Мбайт 256 64 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24)
TMS5702135DZWTQQ1 180 2 Мбайт 256 64 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) +
TMS5702135DPGEQQ1 160 2 Мбайт 256 64 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24)
TMS5702134DZWTQQ1 180 2 Мбайт 256 64 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) +
TMS5702134DPGEQQ1 160 2 Мбайт 256 64 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24)
TMS5702125DZWTQQ1 180 2 Мбайт 192 64 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) +
TMS5702125DPGEQQ1 160 2 Мбайт 192 64 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24)
TMS5702124DZWTQQ1 180 2 Мбайт 192 64 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) +
TMS5702124DPGEQQ1 160 2 Мбайт 192 64 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24)
Серия TMS570LS12x/11x
TMS5701227CZWTQQ1 180 1,25 Мбайт 192 64 10/100 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) +
TMS570LS1227-PGE 160 1,25 Мбайт 192 64 10/100 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24)
TMS5701225CZWTQQ1 180 1,25 Мбайт 192 64 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) +
TMS5701225CPGEQQ1 160 1,25 Мбайт 192 64 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24)
TMS5701224CZWTQQ1 180 1,25 Мбайт 192 64 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) +
TMS5701224CPGEQQ1 160 1,25 Мбайт 192 64 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24)
TMS5701115CZWTQQ1 180 1 Мбайт 128 64 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) +
TMS5701115CPGEQQ1 160 1 Мбайт 128 64 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24)
TMS5701114CZWTQQ1 180 1 Мбайт 128 64 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) +
TMS5701114CPGEQQ1 160 1 Мбайт 128 64 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24)
Серия TMS570LS09x/07x
TMS5700914APGEQQ1 160 1 Мбайт 128 64 3 3 (12) 1 1 2 2 (24)
TMS5700914APZQQ1 100 1 Мбайт 128 64 2 2 (6) 1 1 2 (16)
TMS5700714APZQQ1 160 768 кбайт 128 64 3 3 (12) 1 1 2 2 (24)
TMS5700714APZQQ1 100 768 кбайт 128 64 2 2 (6) 1 1 2 (16)
Серия TMS570LS04x/03x/02x
TMS5700432BPZQQ1 80 384 кбайт 32 16 2 1 (4) 1 (1) 1 (16)
TMS5700332BPZQQ1 80 256 кбайт 32 16 2 1 (4) 1 (1) 1 (16)
TMS5700232BPZQQ1 80 128 кбайт 32 16 2 1 (4) 1 (1) 1 (16)

Микроконтроллеры семейства TMS570 могут использоваться в большинстве узлов современного автомобиля, в том числе – в антиблокировочных системах, системах динамической стабилизации, электронных усилителях руля, инверторах двигателей электро- и гибридных автомобилей, устройствах контроля заряда аккумулятора, активных системах помощи водителю. Кроме автомобилей данную серию можно использовать в авиационной и космической технике, а также на железнодорожном транспорте.

Рис. 6. Структурная схема микроконтроллеров семейства Hercules TMS570

Рис. 4. Структурная схема микроконтроллеров семейства Hercules TMS570

Инструменты для разработки аппаратной части

Для быстрого начала работы с микроконтроллерами Hercules компания Texas Instruments предлагает разработчикам ряд демонстрационных и отладочных комплектов. Например, с возможностями семейства RM можно ознакомиться с помощью набора Hercules RM57Lx Launchpad, в состав которого входят отладочная плата RM57L843 Launchpad Evaluation Board (рисунок 5), инструкция для начала работы и USB-кабель.

Рис. 7. Отладочная плата RM57L843 Launchpad

Рис. 5. Отладочная плата RM57L843 Launchpad

Кроме одного из самых быстрых микроконтроллеров – RM57L843 с максимальной тактовой частотой 330 МГц – на данной плате установлена микросхема физического уровня интерфейса Ethernet DP83630, с помощью которой можно осуществить прецизионную синхронизацию времени по стандарту IEEE 1588. К двум 40-выводным коннекторам BoosterPack можно подключить большое количество предлагаемых Texas Instruments стандартных плат расширения, например, плату управления электродвигателем DRV8301 Motor Driver BoosterPack, а к разъемам с высокой плотностью контактов, на которые выведены параллельные интерфейсы EMIF, RTP и DMM, можно подключить, например, внешнюю ПЛИС или дополнительную оперативную память.

Кроме множества характерных для семейства Hercules аппаратных диагностических функций, таких как модули защиты данных ЕСС для всех видов памяти, включая кэш ядра, микроконтроллеры RM57Lx имеют богатую периферию: два 12-разрядных АЦП, программируемые таймеры с расширенными возможностями (НЕТ), модули для управления двигателями (eQEP, eCAP, ePWM), Ethernet, MibSPI, EMIF и другие интерфейсы. Отладочная плата поставляется с предустановленным программным обеспечением, позволяющим легко изучить основные функции безопасности, сбора данных и управления платформой.

Ключевые особенности отладочной платы RM57L843:

  • питание от USB с возможностью подключения внешнего источника 5 В;
  • встроенный USB JTAG-отладчик;
  • прецизионная синхронизация времени по стандарту IEEE 1588;
  • интегрированный последовательный интерфейс для связи с компьютером;
  • программируемые пользователем кнопки;
  • кнопка сброса;
  • светодиоды и аналоговый вход;
  • два 40-выводных разъема BoosterPack XL Headers (один установленный и одно пустое монтажное место);
  • разъемы с высокой плотностью контактов для параллельных портов EMIF, RTP, DMM;
  • монтажное место для установки контактов, соединенных со всеми выводами микроконтроллера;
  • место для установки 14-контактного разъема высокоскоростного эмулятора TI-JTAG.

Для разработчиков автомобильных приложений, которые будут сертифицироваться по стандартам ISO 26262 и IEC 61508, компания Texas Instruments предлагает набор для разработки TMS570LS12 Launchpad Development Kit – недорогую платформу для оценки возможностей микроконтроллеров серии TMS570 (рисунок 6). Центральным элементом платы является высокопроизводительный микроконтроллер TMS570LS1224, содержащий два дублированных ядра ARM Cortex-R4F и набор аппаратных модулей Hercules для обеспечения функциональной безопасности. В составе периферийных устройств – два 12-разрядных АЦП, программируемые таймеры с расширенными возможностями (НЕТ), модули управления двигателем (eQEP, eCAP, ePWM), модули USB, Ethernet, MibSPI и другие последовательные интерфейсы.

Рис. 8. Отладочная плата TMS570LS12 Launchpad

Рис. 6. Отладочная плата TMS570LS12 Launchpad

Кроме микроконтроллера на плате установлены эмулятор для отладки и программирования, набор кнопок, датчик освещенности, а также два 40-выводных разъема для установки стандартных модулей расширения BoosterPack, с помощью которых можно подключить к плате дисплеи, беспроводные датчики и другие внешние устройства. Так же как и в случае семейства RM, отладочная плата TMS570LS12 Launchpad поставляется с предустановленным программным обеспечением, позволяющим легко изучить основные функции безопасности, сбора данных и управления платформой.

Ключевые особенности отладочной платы TMS570LS12:

  • питание от USB с возможностью подключения внешнего источника 5 В;
  • встроенный отладчик USB XDS110;
  • интегрированный последовательный интерфейс для связи с компьютером;
  • программируемые пользователем кнопки;
  • кнопка сброса;
  • светодиоды и датчик освещенности;
  • два 40-выводных разъема BoosterPack XL Headers (один установленный и одно пустое монтажное место);
  • монтажное место для установки контактов, соединенных со всеми выводами микроконтроллера;
  • место для установки 14-контактного разъема высокоскоростного эмулятора TI-JTAG.

Инструменты для разработки программного обеспечения

Кроме аппаратной части важной и ответственной составляющей любого приложения является программное обеспечение. Платформа Hercules поддерживается многими популярными интегрированными программными средами разработки (Integrated Development Environment, IDE), в числе которых – Green Hills MULTI®, IAR Workbench®, ARM® DS-5, iSystem winIDEA, Lauterbach, с помощью которых можно быстро и эффективно разработать программный код. Кроме этого Texas Instruments предлагает собственные инструменты для создания прошивок.

Начало работы любого микроконтроллера начинается с выполнения кода инициализации, в котором производятся настройки аппаратной части микросхемы. Кроме этого, при разработке критически важных фрагментов программы – драйверов каких-либо устройств, использование языков высокого уровня может не обеспечить требуемой скорости выполнения. В таких случаях разработчику необходимо опускаться на самый низкий – аппаратный уровень абстракции (Hardware Abstraction Layer, HAL) и работать фактически на уровне ассемблера, контролируя результат выполнения каждой написанной инструкции. Для этого можно использовать специально разработанный Texas Instruments программный инструмент HALCoGen (HAL Code Generator) с простым графическим интерфейсом (рисунок 7), позволяющий быстро создать модуль инициализации и выполнить настройку всех узлов микроконтроллера, в том числе – и специализированных защитных модулей платформы Hercules.

Рис. 7. Графический интерфейс HALCoGen

Рис. 7. Графический интерфейс HALCoGen

Компания Texas Instruments предлагает отдельный инструмент для работы со специализированными таймерами – HET IDE, который позволяет с помощью простого графического интерфейса выполнять настройку и эмулировать работу таймеров. HET IDE содержит обширную библиотеку примеров и программных заготовок.

Результаты работы графических конфигураторов HALCoGen и HET IDE можно легко импортировать в различные среды разработки как сторонних производителей, например, IAR Workbench или ARM DS-5, так и в специализированную IDE Code Composer Studio™ (CCStudio), предлагаемую Texas Instruments. CCStudio поддерживает большинство микроконтроллеров и процессоров производства Texas Instruments и содержит набор инструментов, с помощью которого можно создать и отладить программное обеспечение для встроенных приложений.

В состав инструментов CCStudio входит оптимизирующий компилятор C/C++, редактор исходного кода, среда сборки проекта, отладчик и многие другие программные модули. Интуитивно понятная графическая среда обеспечивает единый пользовательский интерфейс на каждом шаге разработки приложения и позволяет пользователям работать с максимально возможной скоростью. Особенностью Code Composer Studio является сочетание преимуществ программной среды Eclipse с расширенными встроенными возможностями отладки Texas Instruments, что позволило создать привлекательную многофункциональную среду для разработки большого количества приложений.

Также на сайте dev.ti.com компания предлагает разработчикам воспользоваться облачными версиями IDE – CCS Cloud и приложением для настройки периферии PinMux. Облачное программное обеспечение не требует сложной установки на персональный компьютер и позволяет получить мгновенный доступ к разрабатываемому проекту из любой точки земного шара. Кроме этого, на сайте Texas Instruments разработчикам предлагается мощный информационный центр, в котором с помощью Resource Explorer можно получить доступ ко всем примерам, библиотекам и технической документации.

Заключение

При создании микроконтроллеров Hercules компания Texas Instruments не ориентировалась на компромиссные решения, стремясь уменьшить стоимость своих приборов, а использовала весь свой богатый практический опыт создания максимально надежных систем. При этом благодаря мощной информационной и технической поддержке большая часть тяжелой рутинной работы уже выполнена специалистами Texas Instruments, а конечному разработчику остается, по большому счету, только адаптировать существующие решения под требования конкретной задачи.

•••

Наши информационные каналы

О компании Texas Instruments

В середине 2001 г. компании Texas Instruments и КОМПЭЛ заключили официальное дистрибьюторское соглашение, которое явилось результатом длительной и успешной работы КОМПЭЛ в качестве официального дистрибьютора фирмы Burr-Brown. (Как известно, Burr-Brown вошла в состав TI так же, как и компании Unitrode, Power Trend и Klixon). С этого времени компания КОМПЭЛ получила доступ к поставке всей номенклатуры производимых компанией TI компонентов, ...читать далее

Товары
Наименование
TMS5700714APZQQ1 (TI)
RM57L843BZWTT (TI)
DP83630-EVK/NOPB (TI)
DRV8301DCA (TI)
RM44L920APGET (TI)
RM44L520APGET (TI)
TMS5700432BPZQQ1R (TI)