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 embedded Infineon (Siemens) Mikroprozessoren

Infineon Tricore Prozessoren

32- 16- und 8-bit:

TriCore basiert auf einer RISC-Architektur und verfügt über spezielle Befehle für gängige DSP-Operationen, mit denen sich komplexe Signale effizient verarbeiten lassen. Die Interruptverarbeitungs-Architektur der CPU verbindet die für Mikrocontroller typische kurze Ansprechzeit mit einem hohen Grad an Flexibilität. TriCore unterstützt sowohl ein 16- als auch ein 32-bit-Befehlsformat. Dies verringert den Umfang des Codes und sorgt für höhere Code-Bandbreite.

Neues Mitglied in der TriCore Familie ist der TC1130 mit interessanter Ausstattung für industrielle netzwerkbasierte Kontrollanwendungen: Memory Management Unit, Fast Ethernet, CAN und USB, sowie 144 KB RAM und schnelle Anbindung an externe (SDRAM) Speicher, lieferbar für den Temperaturbereich -40 bis 85C im 208 pin LBGA Gehäuse.

Bestandteil der AUDO-Architektur ist der "Peripheral Control Processor" (PCP), der autonom die Kontrolle über Peripheriefunktionen wie Timer, A/D-Wandler und CAN ausüben kann. Der PCP kann die TriCore-CPU von der Bearbeitung zeitkritischer Interrupts entlasten. Außerdem lässt er eine klare Abgrenzung zwischen der auf der TriCore-CPU laufenden Anwendungssoftware und der vom PCP verarbeiteten Treibersoftware zu. Die Softwaremodule werden mit einem Standard-Betriebssystem wie z.B. OSEK verbunden.

16-bit-Architekturen

Obwohl der Marktanteil der 32-bit-Mikrocontroller ständig wächst, werden 16-bit-Produkte nach wie vor in großem Umfang in Kraftfahrzeugen und Konsumergeräten eingebaut. Die 16-bit-Familie C167 von Infineon wurde dafür ausgelegt, die hohen Leistungsanforderungen echtzeitfähiger Embedded-Control-Anwendungen zu erfüllen, und stellte Ende der 90er Jahre den Standard im Anwendungsbereich Antriebsstrang dar. Der Erfolg der C167-Familie gründet sich auf ihre CPU, aber auch auf ihre Peripherie, die perfekt auf die Anforderungen von Antriebsstrang-Applikationen abgestimmt ist.

Neben asynchronen, synchronen und CAN-Schnittstellen wartet die C167-Familie mit einer Reihe spezieller Peripheriefunktionen auf, die die Leistungsfähigkeit von Antriebsstrang-Applikationen erhöhen. Capture/Compare-Einheiten (CAPCOM) unterstützen die Erzeugung und Überwachung von Timing-Sequenzen. Man verwendet die CAPCOM-Einheiten meist für schnelle I/O-Aufgaben wie die Erzeugung von Impulsen und Wellenformen, die Pulsbreitenmodulation (PWM), Digital/Analog-Umwandlung, softwaremäßiges Timing oder die Zeitaufzeichnung mit Bezug auf externe Ereignisse. Eine PWM-Einheit unterstützt die Erzeugung von bis zu vier voneinander unabhängigen, hochfrequenten PWM-Signalen.

Der Infineon XC als neue Generation des C166-Core erzielt durch Befehlsverarbeitung in einem Taktzyklus eine Verdoppelung der Verarbeitungsleistung. Eine integrierte, hoch entwickelte MAC-Einheit (Multiply-Accumulate) führt zu einer drastischen Erhöhung der DSP-Performance. Auf dieser CPU basierende Produkte wie der XC164 finden heute Einzug in Ansteuerungen von elektronischen Turboladern, Starter-Generatoren und Getriebesteuerungen. Zwischen Infineon XC und 16-bit DSPs mit MCU Eigenschaften gibt es kaum einen Unterschied, auch weist XC einen Weg in Richtung 32-bit TriCore.

8-bit-Architekturen

Gibt es schon seit Mitte der 70er Jahre bei Siemens, damals ein Intel 8008 Lizenz-Nachbau. Der Intel-Architektur blieb Siemens lange treu, über 80186 zur 166 Architektur, bis bei 8- und 16-bit nichts mehr ging. Moderne 8-bit-Systeme wie der C505 werden noch in einfachen Fahrzeugmodellen eingesetzt, auch in Steuergeräten von Motorrädern. Mit dem vermehrten Einzug von Elektromotoren in den Antriebsstrang finden sich wieder Einsatzmöglichkeiten für 8-bit-Mikrocontroller.

Background:

Siemens Semiconductors - now Infineon, had already in the mid-70s licensed the early Intel 8008 and 8080 microprocessors. Siemens at the time stayed with the Intel architectures for embedded applications and spawned its successful C166/C167 product lines while also renaming their semiconductor business unit to become Infineon. Over time the need for more power led to the development of their own multi-scalar RISC architecture, TriCore. Infineon 16-bit microcontroller are very popular in Europe, TriCore has more than a foot in the door with dedicated automotive applications.

TriCore is Infineon's first 32-bit combined microcontroller-DSP architecture optimized for real-time embedded systems. TriCore unifies the best of 3 worlds - real-time capabilities of microcontrollers, computational power of DSPs, and best performance/price implementation of the RISC architecture.

Most embedded and real-time control systems are designed according to a model in which interrupt handlers and software-managed tasks are each considered to be executing on their own virtual microcontroller. That model is generally supported by the services of a Real-time Executive or Realtime Operating System (RTOS), layered on top of the features and capabilities of the underlying machine architecture.

In TriCore, however, the RTOS layer can be very thin. The hardware can efficiently handle much of the switching between one task and another. At the same time, the architecture allows for considerable flexibility in the tasking model used. System designers can choose the real-time executive and software design approach that best suits the needs of their application, with relatively few constraints imposed by the architecture.

The architecture supports both 16- and 32-bit instruction formats. All instructions have a 32-bit format. The 16-bit instructions are a subset of the 32-bit instructions, chosen because of their frequency of use; they are included to reduce code space. The TriCore memory management includes 4-GByte virtual or physical address space divided into sixteen 256 MB segments addressed by direct translation or via Page Table Entries (PTE). The virtual and physical address spaces are divided into 16 segments of 256 MB each. Virtual addresses are always translated into physical addresses before accessing memory.

Siemens Infineon C166 TriCore 1775 1796 SAB 80C515

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