Mikroprozessor-Familie So finden Hersteller von Automatisierungstechnik den passenden Mikroprozessor

Autor / Redakteur: Thomas Mauer* / Ines Stotz

Für Produktentwicklungen in der Automatisierung bietet eine Mikroprozessor-Familie von Texas Instruments jetzt einen skalierbaren Lösungsansatz: Sie hat wichtige Systemkomponenten und Feldbusunterstützung integriert, ist stromsparend und wird in verschiedenen Geschwindigkeitsvarianten angeboten.

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In allen Varianten der Sitara AM335x-Familie ist das 24-Bit LCD mit Touchscreen Interface integriert.
In allen Varianten der Sitara AM335x-Familie ist das 24-Bit LCD mit Touchscreen Interface integriert.
(Texas Instruments)

Neben dem Cortex-A8 Mikroprozessor-Kern sind in allen Derivaten der Sitara AM335x Mikroprozessor-Familie bereits wichtige Systemkomponenten zur Kommunikation mit externer Peripherie integriert: sechs UARTs, zwei CAN Ports, zwei Master/Slave SPI Ports, zwei McASP Ports, drei Master/Slave I2C Ports sowie eine Speicherschnittstelle (GPMC) zur Anbindung externer ASICs, FPGAs und anderen externen Komponenten mit asynchroner und synchroner Schnittstelle.

Für HMI Anwendungen steht zudem ein 24-Bit LCD mit Touchscreen Interface bereit, welches mit einer Auflösung von bis zu 2048 Pixeln einsetzbar ist.

Für intelligente Motorsteuerungen stellt der Mikroprozessor drei komplementäre PWM Ports mit hochgenauer Auflösung bereit. Selbst langsam drehende Motoren lassen sich damit exakt regeln. Die Regelschleife kann mit Sigma-Delta Wandler (ADC) über den SPI Port und einem der vorhandenen Quadratur-Encoder (QEP) realisiert werden oder alternativ über einen externen Baustein.

Alle bisher genannten Systemkomponenten sind Teil des kleinsten Mitglieds der Sitara-Familie, dem AM3352. Auswahlkriterien für weitere Derivate sind Feldbusanbindung, Graphikbeschleuniger und erforderliche Rechenleistung der industriellen Applikation.

Integrierte Feldbusanbindung

Die Sitara AM335x-Familie unterscheidet sich von anderen Mikroprozessoren durch einen flexiblen Feldbus-Lösungsansatz; in das Industrial Communication Subsystem (ICSS) lässt sich zur Applikationslaufzeit eine Feldbus-Firmware laden.

Die alternativ benötigten ASICs oder FPGAs zur Unterstützung verschiedener Feldbusschnittstellen können somit eingespart werden. Außerdem entscheidet der Gerätehersteller, mit Hilfe der ARM Applikations-Software, individuell welche Feldbusschnittstelle(n) das Produkt unterstützen soll.

TI stellt für verschiedene Sitara Derivate mit ICSS Unterstützung (siehe Tabelle) die Feldbus-Firmware für Profibus DP Slave und Ethercat Slave Controller als Teil des Industrial Software Development Kits zum kostenlosen Download bereit.

Weitere Echtzeit-Ethernet Lösungen für das ICSS, zum Beispiel Profinet IRT, Sercos III, Ethernet/IP und Powerlink befinden sich in der Entwicklung.

Einige der Ethernet-basierten Feldbusse, wie Profinet IO oder Ethernet/IP sind zudem in der Lage über den 2-Port Gbit Ethernet Switch mit der Steuerung zu kommunizieren. Diese benötigen keine ICSS-Unterstützung.

Bei Fragen zur Feldbusunterstützung mit dem AM335x bietet TI Hilfestellung über das Entwicklerforum E2E an.

Mit den zwei integrierten CAN Ports lassen sich bereits bestehende Protokolle, wie CANopen, unterstützen.

Volle Grafik-Unterstützung

In allen Varianten der Sitara AM335x-Familie ist das 24-Bit LCD mit Touchscreen Interface integriert. Lediglich die auf dem SGX530 basierte 3D Graphics Engine von PowerVR steht in einigen Varianten als Beschleunigungsoption für Display und 3D-Effekte zur Verfügung (siehe Tabelle).

Geschwindigkeitsvarianten und Evaluation-Boards

Die maximale Frequenz des Cortex-A8 Kerns wird in folgenden Geschwindigkeitsvarianten angeboten: 300, 500, 600 und 800 MHz. Sie lässt sich beispielsweise auch vom Betriebssystem dynamisch auf die wirklich benötigte Arbeitsfrequenz anpassen, um in den Ruhephasen der industriellen Anlage Strom zu sparen.

Die erforderliche maximale Frequenz des Cortex-A8 Kerns hängt unter anderem von der Rechenanforderung der industriellen Applikation ab. Um diese herauszufinden gibt es unterschiedliche Vorgehensweisen.

Die Messung der CPU-Last auf einem Evaluation Board (EVM), mit Hilfe von vorhandenen Rechenalgorithmen, ist eine davon. Hier unterstützt TI den Kunden mit einer Auswahl an unterschiedlichen EVMs:

Für die Evaluierung von I/O Modulen, Sensoren und Aktoren mit Echtzeit-Ethernet-Anbindung, Profibus DP Slave oder CAN Feldbus steht das Industrial Communication Engine (ICE) Board zur Verfügung. Das Software Development Kit unterstützt SysBios, ein Echtzeit-Betriebssystem (RTOS) von TI.

HMI-Applikationen lassen sich mit dem Starter Kit evaluieren. Es unterstützt ein 4.3“ LCD mit Touchscreen, den 2-Port GBit Ethernet Switch und wird mit den Betriebssystemen Linux und Android ausgeliefert.

Mit dem Industrial Development Kit (IDK) können Servo-Drive Applikationen mit Echtzeit-Ethernet oder einem GBit Switch Port unter SysBios evaluiert werden. Die auf dem IDK verwendeten PWM-Treiberbausteine unterstützen dabei Motoren bis 60V.

Beagle Bone ist ein Linux Community Board das sich mit Zusatzplatinen (Capes) erweitern lässt und als universelle Evaluierungs- und Entwicklungsplattform zur Verfügung steht. Community-Mitglieder und verschiedene Dritt-Hersteller bieten bereits eine große Auswahl an Applikations-Capes, z.B. für die Heimautomatisierung an.

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* Thomas Mauer, System-Applikationsingenieur Industrial Automation Lab, Texas Instruments, Freising

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