CONTROLLO
approfondimenti
Maggio 2014
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Automazione e Strumentazione
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Sam Sabapathy
UN MICROCONTROLLORE DUAL CORE PER LA PROGETTAZIONE DI APPLICAZIONI DI CONTROLLO
Con le MCU Delfino F2837xD, Texas Instruments cambia le modalità di progettazione
di azionamenti industriali. Focalizzandosi su prestazioni, integrazione, semplicità e
trasparenza, l’architettura della MCU Delfino F2837xD consente agli sviluppatori di
implementare sistemi di controllo collaudati con funzionalità di nuova generazione.
Tipicamente, un sistema industriale richiede
funzionalità di controllo, applicazione e con-
nettività. Il sottosistema di controllo gestisce
il funzionamento e la retroazione (feedback)
dei motori, l’applicazione guida i movimenti
in generale, e il sottosistema di connetti-
vità scarica dati di applicazione e controllo e
consente la gestione remota del sistema. Gli
sviluppatori di sistemi di nuova generazione
puntano a implementare in maniera efficiente
innovazioni progressive in termini di latenza
delle prestazioni, precisione e funzionalità
delle applicazioni. A questo scopo servono
processori con livelli elevati di
prestazioni e
integrazione
, ma spesso questo comporta un
incremento dei costi di sviluppo e delle com-
plessità del sistema, che a sua volta determina
un allungamento del time-to-market e compro-
mette la capacità di realizzare progetti di nuova
concezione. L’implementazione di nuova tec-
nologia dovrebbe essere un processo semplice
e trasparente, oltre a creare valore aggiunto sia
per gli utenti finali sia per gli sviluppatori.
Una nuova architettura per progetti
industriali di nuova generazione
Molte case produttrici (OEM) si affidano tradi-
zionalmente alla tecnologia FPGA per aumen-
tare le prestazioni delle funzioni critiche. Gli
FPGA possono però aumentare i costi del
sistema, essere difficili da programmare e rigidi
nell’implementazione, senza margini di scalabi-
lità.
Le
MCU dual-core C2000 Delfino F2837xD
di Texas Instruments (TI) agevolano l’imple-
mentazione di diverse trasformazioni mate-
matiche e calcoli complessi (trig-heavy) che
consentono una gestione efficiente dell’anello
di controllo della coppia su una piattaforma
programmabile. La vel
ocità di calcolo dell’a-
nello della coppia può scendere al di sotto dei
3 μs
, valore paragonabile agli FPGA. Le MCU
F2837xD di TI aumentano ulteriormente le pre-
stazioni dell’anello di controllo della coppia con
CPU C28x veloci potenziate da acceleratori con
memoria condivisa (tightly coupled). Ogni core
della CPU fornisce capacità di calcolo a virgola
mobile a 32 bit a 200 MHz e due
acceleratori
di controllo in tempo reale
(CLA), ciascuno
dei quali opera a 200 MHz. Ogni CPU C28x
viene potenziata dal rispettivo acceleratore
TMU (Trigonometric Math Unit), che forni-
sce un’accelerazione su base hardware, e dalle
unità Viterbi Complex Units (VCU II). Questi
motori possono produrre l’equivalente di 800
MIPS o 1600 MFLOPS di prestazioni, grazie ai
quali è possibile consolidare architetture multi-
processore in sistemi di anelli di controllo.
Trigonometric Math Unit (TMU)
TI ha sviluppato l’acceleratore hardware TMU
per coadiuvare la CPU C28x nell’esecuzione
di funzioni trigonometriche come SIN, COS,
ATAN e 1/X. Queste
funzioni a calcolo inten-
sivo
vengono utilizzate abitualmente in applica-
zioni come la movimentazione di robot, le cui
articolazioni richiedono traslazioni da lineare
ad angolare. Tipicamente sono richiesti da 30
a 90 cicli, anche quando si utilizza una CPU
con funzionalità a virgola mobile. La TMU
può essere impiegata come acceleratore ad alta
capacità per effettuare calcoli a virgola mobile
parallelamente alla CPU. Con la TMU, le tra-
sformazioni matematiche che richiedono calcoli
trigonometrici possono raggiungere prestazioni
fino a 5 volte superiori.
Progettare la nuova generazione
di sistemi di azionamento
e controllo industriali
L’ AUTORE
S. Sabapathy, C2000 Micro-
controller Applications, Texas
Instruments
