CC BY
45Преимущества новых процессоров Blackfin 506F
в индустриальных приложениях
Алексей Комаров, к. т. н.
развитие семейства процессоров Blackfin расширяет диапазон их применения: теперь их используют там, где ранее властвовали только микроконтроллеры. А сам Blackfin 506F, несмотря на огромную вычислительную мощность, теперь смело можно называть полноценным микроконтроллером. Ему уже не нужна ни внешняя память, ни загрузчик, а на кристалле размещено 4 мбайт флэш-памяти и вся необходимая периферия, в том числе и аналоговая.
Вначале года компания Analog Devices выпустила ряд новых процессоров — BF504, BF504F и BF506F, таким образом, в семейство Blackfin теперь входят дешевые и простые микроконтроллеры для индустриальных приложений. Инженерные образцы этих процессоров и отладочные комплекты ADZS-BF506 F-EZLITE уже есть на складе Analog Devices.
Основное отличие процессора BF506F от других представителей семейства — это наличие двух встроенных 12-разрядных АЦП последовательного приближения с частотой сэмплирования 2 МГц и эффективной разрядностью 11,5 разрядов. Каждый АЦП имеет 3 дифференциальных канала (или 6 униполярных), которые можно переключать с помощью встроенного мультиплексора. Характеристики этого простого АЦП, как правило, превышают требования для большинства индустриальных и измерительных приложений. Кроме того, разработчики предусмотрели возможность управления внешним АЦП с помощью модуля ACM, позволяющего синхронизировать работу АЦП с прерываниями и внешними событиями. Наличие АЦП и ШИМ на кристалле процессора и невысокая цена делает BF506 F удобным решением для задач управления двигателями, инверторами и исполнительными механизмами.
Производительность новых процессоров осталась на традиционно высоком для Blackfin уровне — 800 млн умножений с накоплением в секунду, что позволяет применять весьма сложные алгоритмы управления
Таблица 1. Энергетические показатели BF506F
и обработки сигналов. При этом потребление нового ядра снизилось до минимума в 24 мВт на 100 МГц (табл. 1).
Другим важным новшеством стало увеличение встроенной в процессор флэш-памяти до 32 Мбит. Это позволило полностью отказаться от интерфейса внешней памяти в этих процессорах и вместить весь чип в корпус LQFP размером 14x14 мм с 120 выводами (рис. 1). Также выпускается вариант 12x12 мм
Таблица 2. Характеристики процессоров BF50x
Частота ядра, мГц Напряжение питания ядра, в Потребляемая мощность, мвт
100 0,8 24
300 1,225 84
400 1,4 139
Характеристики BF504 BF504F BF506F
Поворотный счетчик 2 2
Таймер-счетчик с ШИМ 8 8
3-фазный ШИМ 2 2
Энкодер угла поворота 1 1
SPORT 2 2
SPI 2 2
UART 2 2
Параллельный интерфейс (PPI) 1 1
Интерфейс сменных накопителей (RSI) 1 1
CAN 1 1
12С-совместимый интерфейс (TWI) 1 1
32 Мбит флэш - 1 1
Модуль управления АЦП (ACM) 1 1
Двухканальный 12-битный АЦП - - 1
Выводы общего назначения (GPIO) 35 35 35
L1 память, кбайт 68 68 68
Частота ядра, МГц 400
LFCSP с 88 выводами. Кристалл предназначен для работы в коммерческом и индустриальном диапазоне температур (от -40 до +85 °C). Отсутствие интерфейса внешнего ОЗУ с лихвой окупается быстрой встроенной флэш-памятью и механизмом кэширования ядра Blackfin. Процессоры BF50x имеют интерфейс RSI для подключения внешних накопителей, в том числе MMC, SDIO и CE-ATA.
Наличие промышленного интерфейса CAN является еще одним преимуществом нового процессора, кроме того, на кристалле есть интерфейсы TWI (I 2C), UART, SPI и др. (табл. 2).
Сравнивая по этим параметрам процессор Blackfin с другими микроконтроллерами, конкурирующими с ним в индустриальных приложениях, стоит обратить внимание на максимальную тактовую частоту BF506F в 400 МГц и суммарную производительность 800 MMAC. Эти показатели недоступны микроконтроллерам даже со специализированными DSP-блоками, что существенно расширяет спектр задач для Blackfin, а также позволяет разработчикам реже задумываться об оптимизации кода.
Решающее значение при выборе процессора для встраиваемой системы сейчас зачастую имеет функциональность и доступность средств разработки. Сюда относятся программные средства, компилятор, библиотеки готовых алгоритмов, а также аппаратные средства, такие как отладочные комплекты и внутрисхемные эмуляторы.
Отладочная плата для новых процессоров BF506F (рис. 2) при цене менее $250 содержит всю необходимую периферию, а также встроенный JTAG-эмулятор, что позволяет подключать плату для отладки непосредственно к USB-порту хоста. Для работы с платой в среде разработки VisualDSP++ можно использовать временную лицензию с сайта Analog Devices [1] или KIT-лицензию.
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 4 '2010
Рис. 2. Отладочная плата для новых процессоров BF506F
Для отладки готового изделия на плате заказчика с процессором Blackfin обычно применяются достаточно дорогие внешние JTAG-эмуляторы. В этой связи необходимо отметить новый JTAG-эмулятор ADZS-ICE-100B компании Analog Devices (рис. 3), ко-
торый теперь можно приобрести в России менее чем за $200.
Подводя итог, напомним, что весной 2010 года Analog Devices планирует акцию со скидками 70% на VisualDSP++. Такое радикальное снижение цен на средства разработки не случайно совпало с выходом нового процессора BF506F. Этот процессор сочетает в себе вычислительную мощь классических DSP и богатую периферию, включая АЦП, ШИМ, CAN и TWI. Кристалл выпускается в корпусах LQFP и LFCSP коммерческого и индустриального диапазона температур, что делает его весьма перспективным в таких приложениях, как индустриальные системы управления, медицинская техника и портативные измерительные приборы. ■
Литература
1. www.analog.com/processors/testdrive
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 4 '2010
www.kit-e.ru
