Microcontroladores de 32 Bits. Agenda ¿Porqué 32 bits? Microcontrolador vs Microprocesador. Distintos Core en el mercado. Aplicaciones. ATMEL Freescale

Microcontroladores de 32 Bits

Agenda

¿Porqué 32 bits? Microcontrolador vs Microprocesador. Distintos Core en el mercado. Aplicaciones. ATMEL Freescale RTOSs

¿Porqué 32 bits?

• Aumento de las prestaciones.

– Permite realizar tareas mas rápido y mejor.

• Aumento de la complejidad de las aplicaciones.

– Interfaces gráficas.

– Interfaces inalambricas.

– Distintos tipos de conectividad.

• Reducción de los costos.

– El uso masivo de este tipo de soluciones a llevado a que los costos estén cada día mas competitivos.

Microcontrolador vs Microprosesador

• El microprocesador es un circuito integrado digital que puede programarse con una serie de instrucciones, para realizar funciones específicas con los datos.

• Cuando un microprocesador se conecta a un dispositivo de memoria y se provee de dispositivos de entrada salida, pasa a ser un sistema microprocesador.

• Un Microcontrolador esta formado por un Microprocesador y el conjunto de dispositivos que normalmente requiere un microprocesador: memoria volátil (calculo temporal), memoria no volátil (donde almacena el programa), entrada y salida.

Bonus

• Un procesador digital de señales o DSP (sigla en inglés de digital signal processor) es un sistema basado en un microprocesador que posee un juego de instrucciones, un hardware (MAC)y un software optimizados para aplicaciones que requieran operaciones numéricas a muy alta velocidad. Debido a esto es especialmente útil para el procesado y representación de señales analógicas en tiempo real.

Distintos CORE

Aplicaciones

Aplicaciones de consumo portatiles

• Smartbook• E-book• Smartphone• Reproductores portatiles• Navegadores

Infotainment Automotriz• Audio• Conectividad y telematica• Video y navegación.

Home Consumer• Telefonos y terminales

multimedia.• Accesorios para iPod.• Portaretratos digitales.• Electrodomesticos.

Industrial• POS/Scanners• Seguridad y vigilancia.• Interfaces HMI industriales.• Healthcare (Electromedicina)• Metering (Medidores)

32 Bits

Cores ARM

Core Arquitectura Características Cache (I/D)/MMU

MIPS @ MHz

ARM7TDMI ARMv4T(Von Neumann)

3-stage pipeline, Thumb

none 0.94 (ARM) / 0.74 (Thumb)

ARM926EJ-S ARMv5TEJ 5-stage pipelineThumb, Jazelle DBX, Enhanced DSP instructions

variable, TCMs, MMU

1.1 DMIPS / MHz

ARM1136JF-S ARMv6 8-stage pipeline, SIMD, Thumb, Jazelle DBX, (VFP), Enhanced DSP instructions

variable, MMU

1.25 DMIPS/MHz

Cores ARM

Core Arq. Características Cache (I/D)/MMU MIPS @ MHz

Cortex-M0 ARMv6-M (Von Neumann)

3-stageThumb, Thumb-2.

No cache. 0.9 DMIPS/MHz

Cortex-M3 ARMv7-M(Harvard)

3-stage + branch speculation Thumb, Thumb-2.

no cache, MPU optional.

1.25 DMIPS/MHz

Cortex-A8 ARMv7-A 13-stage superscalar pipeline, ARM,VFP, NEON,Thumb, Thumb-2.

variable (L1+L2), MMU+TrustZone

up to 2000 (2.0 DMIPS/MHz in speed from 600 MHz to greater than 1 GHz)

ATMEL - ARM

Familias ARM7

AT91SAM7

AT91SAM7L

AT91SAM7S

AT91SAM7SE

AT91SAM7X Dispositivos de propósito general con conectividad USB, Ethernet y CAN. De 128 a 512Kb de flash. Los modelos XC poseen unidad de encriptación. Clock Speed 55 Mhz.

Dispositivos de propósito general con un bus de memoria externa. Ademas posee interfaz para SDRAM y NAND Flash. De 32 a 512Kb de flash. Con interfaz USB full speed (device). Clock Speed 55Mhz.

Dispositivos de propósito general de baja cantidad de pines (hasta 64)De 16 a 512Kb de Flash. Con y sin interfaz USB full speed (device).Clock Speed 55Mhz.

Familia de ultra bajo consumo. Posee alimentación segmentada por periférico y reguladores programables para reducir el consumo. Esta familia opera con una fuente simple de hasta 1,8V y consume solo 0,5mA / Mhz. Clock Speed 37Mhz.

Familias ARM9

AT91SAM9

AT91SAM9

AT91SAM9XE Esta familia de microcontroladores combina un core ARM9 que trabaja a 200MIPS con hasta 512K de memoria Flash, controlador de Ethernet, USB 2.0 (FS) Host y Device, Interfaces para tarjetas multimedia (SDCard/SDIO y MultiMediaCard Compliant), MMU, interfaz de bus externo, interfaz para SDRAM y NAND FLASH y todo esto en un encapsulado QFP208.

Esta es una familia de microprocesadores con core ARM9. Entre ellos hay dispositivos con frecuencias de clock de 210Mhz hasta 400Mhz. Con MMU, interfaz de memoria externa, interfaz de SDRAM, NAND Flash y los últimos modelos con interfaz de DDR2.Los encapsulados de estos productos son BGA.Estos dispositivos estan pensados para trabajar con sistemas operativos de tiempo real embebidos, como Linux o Windows CE.

Familias AT91SAM9Device Video

DecoderLCD

Controller2D

AcceleratorEthernet MAC

10/100Image Sensor

InterfaceSRAM USB Host External Bus

InterfaceCAN

AT91SAM9260 -- -- -- 1 1 2x4K 2xFS 1 --

AT91SAM9261 -- 1 -- -- -- 160K 2xFS 1 --

AT91SAM9261S -- 1 -- -- -- 16K 2xFS 1 --

AT91SAM9263 -- 1 -- 1 1 96K 2xFS 2 1

AT91SAM9G10 -- 1 -- -- -- 16K 2xFS 1 --

AT91SAM9G20 -- -- -- 1 1 2x16K 2xFS 1 --

AT91SAM9G45 -- 1 -- 1 1 64K 2xHS 2 --

AT91SAM9M10 1 1 1 1 1 64K 2xHS 2 --

AT91SAM9R64 -- -- -- -- -- 64K -- 1 --

AT91SAM9RL64 -- 1 -- -- -- 64K -- 1 --

Device 10-bit ADC Channels

Peripheral DMA Channels

Max. Clock Speed (MHz)

I/O Pins SDRAM Interface

NAND Flash & ECC

USB Device

MMU/MPU

AT91SAM9260 4 24 210 96 1 1/1 FS MMU

AT91SAM9261 -- 19 240 96 1 1/- FS MMU

AT91SAM9261S -- 19 240 96 1 1/- FS MMU

AT91SAM9263 -- 22 240 160 2 2/2 FS MMU

AT91SAM9G10 -- 19 266 96 1 -- FS --

AT91SAM9G20 4 24 400 96 1 1/1 FS MMU

AT91SAM9G45 8 24 400 160 2 1/1 HS MMU

AT91SAM9M10 8 24 400 160 2 1/1 HS MMU

AT91SAM9R64 3 18 240 49 1 1/1 HS 1/-

AT91SAM9RL64 6 22 240 118 1 1/1 HS 1/-

Familias Cortex-M3

AT91SAM3

AT91SAM3SFamilia basada en el nuevo core Cortex-M3 de ARM. Opera a una frecuencia maxima de 64Mhz, con hasta 256K de Flash y 64 K de RAM. Posee un USB Device Full Speed, Interfaz bus externo y controlador de NAND Flash y varias interfaces seriales.Estos dispositivos son de proposito general de rango medio, ideales para aplicaciones de consumo, de control indudtrial y para perifericos de PC. Esta familia es ideal para migrar de la familia AT91SAM7S para aplicaciones que requieran mayor desempeño ya que posee encapsulados pin a pin compatibles de 48/64/100 pines.

Familias Cortex-M3

AT91SAM3U Familia basada en el nuevo core Cortex-M3 de ARM con USB Device High Speed. Opera a una frecuencia maxima de 96Mhz con hasta 256K de Flash y 52K de RAM, la cual esta en varios bancos. Este micro posee multiples interfaces seriales, Interfaz bus externo y controlador de NAND Flash y interfaz SD/SDIO/MMC. Esta familia esta pensada para aplicaciones donde USB HS es necesaria, como USB Tokken, Data loggers, perifericos de PC y Bridges de alta velocidad (USB a SDIO, USB a la interfaz de bus externo, etc.Disponible en encapsulados de 100 y 144 pines.

Herramientas - Software

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/atmel_tutorial_source.ziphttp://www.yagarto.de/

Herramientas - Hardware

AT91SAM-ICE JTAG Emulator

Permite programar y debuggear toda la linea de core ARM de Atmel, es decir SAM7 (ARM7)/ SAM9 (ARM9)/SAM3 (Cortex-M3)

Herramientas – Kits de desarrollo

ATMEL-AVR32

AT32UC3

AT32UC3B

AT32UC3L

Esta linea de dispositivos esta pensado para aplicaciones portátiles donde el bajo consumo es fundamental. Gracias a la tecnología Picopower logra 0,48mW/Mhz y hasta un consumo de 100nA. Incluye un periferico con capacidad touch sense, FlashVault, corre a una frecuencia de clock de hasta 50Mhz y en tan solo 48 pines.

Esta linea de dispositivos esta pensada para aplicaciones que requieran una tasa de transmisión de datos alta, bajo consumo y un gran desempeño de computo, el cual esta en el orden de 83DMIPS@60Mhz con un consumo de 23mA@3,3V. Ademas incluye USB 2.0 (FS) con On-The-Go y esta disponible en 48 y 64 pines.

ATMEL-AVR32

AT32UC3

AT32UC3A0/1

AT32UC3A3/4

Esta linea de dispositivos esta pensada para aplicaciones que requieran una conectividad USB de muy alta velocidad (HS), un gran desempeño de computo y interfaces de memoria rápidas. Posee un desempeño de 91DMIPS@66Mhz, Hi Speed USB con OTG, SD/SDIO interfaz, NAND Flash y SDRAM interfaz, DAC para audio y esta disponible en 100 y 144 pines. Existe versiones con encriptacion AES de 128 y 256 bits.

Esta linea de dispositivos esta pensada para aplicaciones que requieran conectividad, bajo consumo y un gran desempeño de computo, el cual es del orden de 91DMIPS@66Mhz con un consumo de 40mA@3,3V. Ademas incluye USB 2.0 (FS) con On-The-Go , controlador de Ethernet, interfaz para SDRAM, DAC para audio y esta disponible en 100 y 144 pines.


UC3 Software Framework, este provee drivers y librerias para realizar una aplicación para los productos de la familia AVR32 UC3. Este incluye Drivers para los perifericos, librerias optimzadas para AVR32, aplicaciones Demo, codigo fuente de un RTOS listo para usar. Todo esto en codigo C y compatible con GNU GCC y IAR.

AVR32 GNU Toolchain, este provee un conjunto de programas de linea de comando para crear aplicaciones para microcontroladores AVR32. Incluye compliador, ensamblador, linker, debugger, herramientas de programación y librerias en C.

AVR32 Studio, es un entorno de desarrollo (IDE) para desarrollar apliciaciones sobre los productos de 32 bits de core AVR. Esta construido sobre Eclipse permitiendo una rapida integracion con terceras partes.


AVRDragon

JTAG mkII

AVR ONE!


STK600

EVK1100

EVK1105

ATSTK600-UC3-144

Freescale - ARM

• ARM926, 450MHz• Touchscreen• Integrated PM• 1588 Ethernet x 2, L2 Switch• DDR2, USB Phy x 2, CAN x 2

i.MX287

• ARM926, 400MHz• Ethernet, DDR2• USB Phy x 2

i.MX253

Cortex A8

ARM11

ARM9

20102009

i.MX31

• i.MX31L +• OpenGL ES 1.1 3D

i.MX27

• i.MX27L + • D1 Video D/E

• i.MX513 +• OpenGL ES 2.0

i.MX517

• ARM1136, 532 MHz• Ethernet, DDR2• USB Phy x 2, CAN x 2

i.MX353

i.MX31L

• ARM1136, 400 MHz• USB (High Speed) • Video Encode VGA

i.MX27L

• ARM926, 400MHz• Ethernet

• i.MX353 +• Open VG 1.1

i.MX357

• i.MX253 + • Touchscreen• CAN x 2

i.MX257

• i.MX512 +• 720p Video Decode• D1 Video Encode

i.MX513

• Cortex A8, 800MHz• 1080p Video Decode• 720p Video Encode• OpenGL ES 2.0• Ethernet, USB Phy

i.MX537

• ARM926, 450MHz• Touchscreen• Integrated PM, Audio

i.MX233

i.MX387• Cortex A8, 800MHz• Ethernet, DDR2, USB Phy

i.MX512

• i.MX257 +• Security

i.MX258

In Concept

Freescale- ARM

• Specifications:• CPU:ARM926, 400+ MHz• Process: TSMC 90LP• Core Voltage: 1.05V – 1.45V• Package: 169fpBGA 11x11mm .8mm

128LQFP 14x14mm .4mm• Temp Range: -10 to 70C, -40 to 85C

• Key Features and Advantages• Based on STMP IP platform• ARM926 Core 400+ MHz• PMU with high efficiency on-chip DC/DC with

4.2V output, supports Li-Ion batteries• Very low video and audio power consumption• 1.5W Mono speaker amplifier • Stereo headphone DAC w/ 99dB SNR &

Stereo ADC w/ 85 dB SNR with integrated amplifiers

• Hardware BCH (up to 20-bit correction) and RS ECC8 for current and future MLC NAND support

• Power-Efficient Direct-Drive LCD Backlight Controller with Voltage or Current Feedback

• DDR1 Support with integrated 2.5V regulator• High speed USB with embedded PHY

i.MX233

CPUPlatform

Timers

Connectivity

DMA engines

System Control

Security

Memory

eFUSES

ARM926

16K ICache

16K DCacheTimer x4

PWM x5

Watch Dog

Rotary Decoder

UART x3

SSP x 2

Ext Mem I/F3.3V SDRAM

1.8V mSDRAM1.8V mDDR

DDR1 w/2.5V regulatorBCH20/ECC8

NAND Flash x 4

6 Channel LRADC

Digital Radio IF

IrDA-VFIR

S/PDIF TX

Serial JTAG

PLL

CLK Reset

DRM Unique ID

SHA-1 Hashing

OTP AES Key

USB Device& Host HS

GPIO

Keypad

ROM 64KB

RAM 32KB

128-bit AES

I2C Master/Slave

PMU

DC/DC - 4.2V

Battery Charger

LDO x4

Multimedia

Display Controller

24-bit RGB (DOTCK)

18-bit System-mode

LCD Backlight Controller

Mixed Signal Audio

Stereo ADC & DAC w/ Amp

Serial Audio IF x2

ATA

USB OTGHS w/PHY

HS MMC/SD/CF

1.5W Mono Speaker Amplifier

Low Power 10-bit Video DAC

PAL/NTSC Analog TV Encoder

Pixel Processing Pipeline

Scaling & Alpha BlendingColor Space Conversion

Rotation


IDE’s/Tool Chains• ARM LTD• Code Sourcery• Green Hills• IAR Systems• Mentor Graphics• Microcross• Wind River

► RTOS• Express Logic• Green Hills• Mentor Graphics• Micrium• Segger Systems• Quadros• QNX• Wind River

• Linux OS– Monta Vista– Wind River– Timesys

• Development Boards– Logic PD– Phytec– Eurotech– iWave– Atmark– Kyoto– Cogent– karo

• VoIP/V2IP– Trinity Convergence– ITRI– Hellosoft– SpiritDSP

• Flash– Adobe– Bsquare– Calsoft

• GUI/UI/HMI– Trolltech– Mentor– QNX– Swell SW – Altia– Fluffy Spider

• Codecs– DivX– Visual On– Actimagine

• Browsers– Opera– Access

• Java– Aplix– Aonix

• Navigation– Elektrobit– NavinGo

• Graphics– Mazatech– Yappa– AGS

• Other– Futuremark– Nuance– Loquendo– Virtual Logix– Cidana

En sistemas embebidos, un paquete de soporte de placa (board support package (BSP) ) es una implementacion de código para una placa especifica que conforma el sistema operativo. Comúnmente tiene un bootloader que contiene el soporte mínimo para los dispositivos para cargar el sistema operativo y los controladores para todos los dispositivos de la placa.


PEEDI - JTAG/BDM/SWD Emulator and Flash Programmer

PEEDI is an EmbeddedICE solution that enables you to debug software running on ARM, CORTEX-M3, CORTEX-A8, Power Architecture, ColdFire, Blackfin, MIPS32, AVR32 processor cores via the JTAG/BDM/SWD port. PEEDI provides the services needed to perform all debugging operations

►JTAG Tools• ARM LTD• American Arium• Green Hills• IAR Systems• Kyoto

Microsystem• Lauterbach• Macragigor

Systems• Mentor Graphics• Sophia Systems• Signum• Wind River

Herramientas- Kits de desarrollo

► 5.7” VGA LCD w/ Touchscreen

► USB 2.0 OTG, Ethernet► SD/MMC, Smartcard► CMOS Image Sensor

i.MX27PDK

►Auxiliary Video Input for display from external video source

►5.1 Sound (Audio CODEC)

►FM receiver/tuner to support short range FM adapters

►CAN Connector►CMOS Image Sensor►USB OTG and USB Host►10/100 Ethernet ►Optional GPS

daughtercard

• VGA Touch-screen Display

• USB, Ethernet

• BT, Wifi, GPS

• FM Receiver• FM

Transmitter• TV Encoder• Headset

Connector• Speaker• Microphone

• Camera• Storage (HDD)• External connectors

• TBD

►4.3” WQVGA Touchscreen LCD Display (add-on module)

►SD/MMC Card Slot ►USB Host/Device►Ethernet supported via SPI header►Navigation keys►Mic input, headphone output (jack)►Composite TV Out connector footprint►3-Axis Accelerometer footprint •►Expansion Port for optional Peripheral

Card

i.MX387

► 7” WVGA Touchscreen LCD Display (add-on module)

► Expansion board (add-on module)► 2 LVDS connectors► DVI-I connector► 2 SD/MMC Card Slots► USB Host x2 / USB OTG x1► Ethernet Port► Mini PCIe► SATA HDD connector► SIM Card connector► Keyboard connector► Mic input, stereo headphone output

(jack), V2IP Headphone► USB Camera connector► RGB output through DVI-I

connector► Ambient light sensor footprint► FM receiver footprint

i.MX31PDK i.MX35PDK•i.MX35•MC13892•SGTL5000

i.MX25PDK•i.MX25•MC34704B•SGTL500

i.MX51EVKJ•i.MX51•MC13892•SGTL5000

i.MX23EVK•i.MX233

Freescale – Coldfire - Flexis

Pin a Pin compatible

– Maximiza la reutilización del hardware cuando se migra de 8 a 32 bits.

Set de perifericos compartidos

– Permite re usar el software al cambiar de 8 a 32 bits.

Unica herramienta de desarrollo

– CodeWarrior para microcontroladores soporta ambos; S08 de 8 bits y ColdFire V1 de 32 bits

Freescale - ColdFire

Freescale - ColdFire

Herramientas- Software

CodeWarrior V6,3 para ColdFire V1. (Hasta 64Kb de codigo en C gratis)

Code Warrior V7,2 para ColdFire V2/3/4. (Version para linux disponible)

Herramientas- Hardware

USB BDM Multilink.(Para micros de 9S08/HC12/V1)

USB Coldfire Multilink(Para micros V2/V3/V4)


M52259DEMOMCU

DEMOAC

TWR-MCF5225X

TWR-MCF51CNKIT

M52277EVB

Bonus - Freescale

32-bit dual core, high performance, low-power MCU family built on Power Architecture for central body module and gateway applications.

Enables centralized architectures, which reduce the number of distributed Electronic Control Units (ECU) and complexity of vehicle architecturesEfficient Power Architecture core:

Parallel processing (dual-core + eDMA + multiple execution units in the e200core, generating more powerl than a regular RISC CPU) Code density (best in class performance, due to Variable Length Encoding)

Exceeds 100 Dhrystone MIPS (DMIPS) performance

Minimizes ECU leakages below 200 μAProvides extensive communication capabilities including FlexRay communications protocol, multiple CAN and LIN

Offers room to grow with scalable family ranging from 512 KB up to 1.5 MB of embedded flash

Concluciones Generales

• Si esta por empezar un nuevo desarrollo no piense en micros con core ARM7. Es un core viejo que la gente misma de ARM recomienda migrar a Cortex-M3.

• La linea Flexis de Freescale es un buen comienzo para aplicaciones de gama medio-baja y para aquellos que quieren dar sus primeros pasos, ya que posee encapsulados pin a pin compatible con micros de 8 bits y debido a la fácil migración de entre 8 y 32 bits.

• Para aplicaciones que necesiten mayor desempeño (gama media) la linea AVR32UC3A es una excelente opción, como también las lineas con Cortex-M3 de mayor gama.

• Para aplicaciones de alta gama, debemos pensar ya en un microprocesador, donde las mejores alternativas las podemos encontrar en la linea I.MX de freescale.

RTOS

RTOS - MQX

Freescale MQX:

RTOS (Con prioridades y preemtive)

Stack TCP/IP de tiempo real

Stack USB Host: HID, Mass Storage y Hub

Stack USB Device: HID, Mass Storage y CDC

Sistema de Archivos

Drivers para los periféricos

Web Server

MCF51CN

MCF51EM *New in MQX 3.5 Release*

MCF5225X

MCF5223X

MCF5222X

MCF5227X

MCF5445X

¡¡¡¡MUCHAS GRACIAS!!!!

Documents

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