1. Ключові особливості сімейства Hercules
2. Сімейство Hercules RM
3. Сімейство Hercules TMS570
4. Інструменти для розробки апаратної частини
5. Інструменти для розробки програмного забезпечення
6. Висновок

Олександр Русу (м.Одеса)

Автомобілі, ліфти, ескалатори, промислові роботи, медична техніка - ось далеко не повний перелік додатків, в яких збій у роботі мікроконтролера може привести до трагедії, а значить - при розробці подібного обладнання в першу чергу повинні вирішуватися питання його функціональної безпеки.

Питанням написання стабільного програмного коду присвячено безліч книг і рекомендацій, однак при розробці високонадійного обладнання написати стійку програму навіть з функціями самотестування недостатньо. Потрібно ще платформа, здатна не тільки безпомилково виконати розроблену послідовність інструкцій, а й гарантувати, що ці інструкції, втім, як і вміст інших видів пам'яті, які не будуть модифіковані, наприклад, в результаті впливу електромагнітної перешкоди. А це означає, що функціональна безпека повинна забезпечуватися комплексно не тільки на програмному, а й на апаратному рівні.

Питанням функціональної безпеки присвячений ряд міжнародних стандартів і рекомендацій, наприклад, IEC 61508, IEC 60730 або ISO 26262. Сьогодні розробка «з нуля» максимально безпечного пристрою є складним завданням, що вимагає великих тимчасових і фінансових витрат, навіть для колективів професійних розробників. Тому найкращим варіантом є використання різних апаратно-програмних заготовок, що надаються виробниками електроніки.

Одним з таких рішень є комплексний пакет функціональної безпеки SafeTI ™, пропонований одним з лідерів світових виробників електронних компонентів - компанією Texas Instruments. Маючи більше 25 років досвіду в області високонадійних додатків, що використовуються в різних сферах промислового та автомобільного ринків, Texas Instruments пропонує розробникам закінчене рішення з багаторівневою підтримкою, за допомогою якого можна швидко і з мінімальними витратами розробити пристрій, що задовольняє самим жорстким вимогам сучасних стандартів.

Апаратної основою пакету SafeTI є мікроконтролери, що використовують спеціалізовану платформу Hercules Safety Microcontroller Platform. Всі представники цього сімейства мають високу продуктивність, великий набір вбудованих комунікаційних інтерфейсів, інтегровану пам'ять і найголовніше - апаратні модулі безпеки. На відміну від конкуруючих рішень, що реалізують функції самотестування на програмному рівні, в мікроконтролерах Hercules ці питання вирішуються за допомогою спеціалізованих апаратних вузлів, що додатково підвищує надійність і зменшує навантаження на процесор. Ці мікроконтролери орієнтовані на використання в автомобільних і промислових додатках, що не є перешкодою для використання їх і в інших областях (рисунок 1), що вимагають високого рівня функціональної безпеки, наприклад, в енергетичних системах або медичному обладнанні.

Мал. 1. Сфера застосування мікроконтролерів Hercules

Ключові особливості сімейства Hercules

Мікроконтролери Hercules мають потужний набір діагностичних інструментів, що дозволяють розробникам реалізовувати функції безпеки на основі комплексу інтегрованих модулів, а значить - збільшити продуктивність мікроконтролера і зменшити розмір коду за рахунок перенесення частини функціоналу на апаратний рівень. Сімейство Hercules побудовано за єдиною архітектурі «Безпечний острів» (Safe Island), що відрізняється збалансованим використанням програмних і апаратних інструментів для реалізації функціональної безпеки розробляється. Перевірка працездатності приладу починається з контролю напруги живлення з подальшим тестуванням ключових елементів ядра мікроконтролера, в числі яких - тактовий генератор, вузол скидання, співпроцесор, вбудовані і зовнішні модулі пам'яті програм і ОЗУ. І тільки після перевірки цих життєво важливих для виконання програми вузлів починається перевірка інших елементів системи, в тому числі - периферійних пристроїв. Така концепція успішно пройшла апробацію не в одному поколінні додатків, критично важливих з точки зору надійності і безпеки ,, наприклад, в автомобільній техніці.

Ключовою особливістю архітектури «Безпечний острів» є два дублюючих один одного за технологією LockStep синхронно працюючих процесора ARM Cortex-R, вихідні сигнали яких безперервно порівнюються спеціалізованим апаратним вузлом. При виникненні помилок в роботі будь-якого процесора його дубльований аналог продовжує функціонувати, запобігаючи зупинку системи. Це забезпечує практично миттєве спрацьовування захисту при виявленні неполадок в роботі будь-якого елементу ядра без будь-якого погіршення продуктивності, дозволяє виправити неповторним апаратні помилки і запобігти збоям в роботі програмного забезпечення.

Крім цього, в мікроконтролерах Hercules передбачені вбудовані апаратні модулі самотестування (Built-In Self-Test, BIST), що дозволяють виявити безліч прихованих дефектів без використання складного програмного забезпечення і додаткових витрат процесорного часу. Інформація в Flash-пам'яті програм і оперативної пам'яті зберігається з використанням розширених кодів Хеммінга, що дозволяють виправляти одноразові і виявляти дворазові помилки (Single-Bit Error Correction Double-Bit Error Detection, SECDED). Апаратні модулі корекції помилок (Error Correction Code, ECC) інтегровані в кожен мікроконтролер і захищають як дані, що зберігаються в різних видах пам'яті, так і дані, що передаються по системним інформаційним шинам. Все критично важливі сегменти ОЗУ можуть бути перевірені за допомогою апаратних модулів самотестування BIST, а вбудований модуль захисту пам'яті (Memory Protection Unit, MPU) допомагає виявити і захистити додаток від детермінованих помилок в прикладному програмному забезпеченні.

Більш докладний уявлення про надійність мікроконтролерів Hercules можна отримати, вивчивши їх функціональну схему (рисунок 2), на якій червоним кольором виділені модулі з найвищим рівнем безпеки, синім - зі змішаним, а сірим кольором показані вузли, які не є критично-важливими для роботи системи.

Мал. 2. Функціональна схема мікроконтролерів Hercules

Ключовими особливостями мікроконтролерів Hercules є:

• два дубльованих за технологією LockStep синхронних ядра ARM Cortex-R з тактовою частотою до 330 МГц;
• вбудовані модулі апаратного самотестування (BIST) для інтегрованої і зовнішньої оперативної пам'яті;
• модулі виявлення і корекції помилок (ECC) даних пам'яті програм, ОЗУ і системних шин;
• модулі моніторингу напруги живлення і тактового генератора;
• модуль виявлення помилок з виведенням сигналу на ніжку мікросхеми.

Флагманськими родинами платформи Hercules є орієнтоване для широкого кола промислових додатків сімейство RM і призначена для використання в транспортній техніці серія TMS570 . З короткою порівняльної оцінки сімейств мікроконтролерів Hercules, наведеної в таблиці 1, видно, що дані мікроконтролери є потужною обчислювальної основою для створення високопродуктивних систем з максимальним рівнем надійності і безпеки.

Таблиця 1. Порівняльна оцінка сімейств мікроконтролерів Hercules

сімейство RM TMS570 Сфера застосування Автоматизація та управління промисловими процесами Автомобільна і транспортна техніка Стандарти, кваліфікації IEC 61508 SIL 3 ISO 26262 ASIL-D, AEC-Q100 Ядро Cortex-R Cortex-R Тактова частота, МГц до 330 до 300 Діапазон робочих температур, ° С -40 ... 105 -40 ... 125 Комунікаційні інтерфейси Ethernet, USB, CAN Ethernet, FlexRay ™, CAN Периферійні пристрої Таймери, АЦП і інші Таймери, АЦП і інші

Сімейство Hercules RM

Мікроконтролери сімейства RM мають сертифікат відповідності стандарту функціональної безпеки IEC 61508 (рівень SIL 3) і мають найвищий для платформи Hercules швидкодією. У сімействі присутні прилади з різним рівнем продуктивності і обсягом пам'яті (таблиця 2), що дає розробнику можливість вибору найбільш підходящого мікроконтролера як для простих додатків, так і для вирішення складних завдань.

Таблиця 2. Характеристики мікроконтролерів сімейства Hercules RM

Найменування Швидкість, МГц Flash RAM, кбайт EEPROM, кбайт EMAC USB OHCL + Device CAN MibSPI MibSPI CS SPI I²C UART (SCI) MibADC 12-біт (ch) EMIF Серія RM57 RM57L843-ZWT 330 4 Мбайт 512 128 10/100 - 4 5 32 - 2 4 2 (41) + Серія RM48 RM48L952-ZWT 220 3 Мбайт 256 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM48L952-PGE 220 3 Мбайт 256 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM48L950-ZWT 200 3 Мбайт 256 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM48L950-PGE 200 3 Мбайт 256 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM48L940-ZWT 220 3 Мбайт 256 64 10/100 - 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM48L940-PGE 200 3 Мбайт 256 64 10/100 - 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM48L930-ZWT 200 3 Мбайт 256 64 - + 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM48L930-PGE 200 3 Мбайт 256 64 - + 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM48L750-ZWT 200 2 Мбайт 256 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM48L750-PGE 200 2 Мбайт 256 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM48L740-ZWT 200 2 Мбайт 256 64 10/100 - 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM48L740-PGE 200 2 Мбайт 256 64 10/100 - 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM48L730-ZWT 200 2 Мбайт 256 64 - + 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM48L730-PGE 200 2 Мбайт 256 64 - + 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM48L550-ZWT 200 2 Мбайт 192 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM48L550-PGE 200 2 Мбайт 192 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM48L540-ZWT 200 2 Мбайт 192 64 10/100 - 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM48L540-PGE 200 2 Мбайт 192 64 10/100 - 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM48L530-ZWT 200 2 Мбайт 192 64 - + 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM48L530-PGE 200 2 Мбайт 192 64 - + 3 3 12 1 1 2 2 (24) - Серія RM46 RM46L852-ZWT 220 1,25 Мбайт 192 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM46L852-PGE 220 1,25 Мбайт 192 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM46L850-ZWT 200 1,25 Мбайт 192 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM46L850-PGE 200 1,25 Мбайт 192 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM46L840-ZWT 200 1,25 Мбайт 192 64 10/100 - 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM46L840-PGE 200 1,25 Мбайт 192 64 10/100 - 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM46L830-ZWT 200 1,25 Мбайт 192 64 - + 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM46L830-PGE 200 1,25 Мбайт 192 64 - + 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM46L450-ZWT 200 1 Мбайт 128 64 10/100 + 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM46L450-PGE 200 1 Мбайт 128 64 10/100 + 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM46L440-ZWT 200 1 Мбайт 128 64 10/100 - 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM46L440-PGE 200 1 Мбайт 128 64 10/100 - 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM46L430-ZWT 200 1 Мбайт 128 64 - + 3 3 16 2 1 2 2 (24) + RM46L430-PGE 200 1 Мбайт 128 64 - + 3 3 12 1 1 2 2 (24) - Серія RM44 RM44L920-PGE 180 1 Мбайт 128 64 - - 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM44L920-PZ 120 1 Мбайт 128 64 - - 2 + 2 6 1 - 1 2 (16) - RM44L520-PGE 180 768 кбайт 128 64 - - 3 3 12 1 1 2 2 (24) - RM44L520-PZ 120 768 кбайт 128 64 - - 2 + 2 6 1 - 1 2 (24) - Серія RM42 / RM41 RM42L432-PZ 1100 384 кбайт 32 16 - - 2 1 4 2 - 1 1 (16) - RM41L432-PZ 80 128 кбайт 32 16 - - 2 1 4 2 - 1 1 (16) -

Ключовою особливістю мікроконтролерів сімейства RM, як і всієї платформи Hercules, є два дубльованих за технологією LockStep ядра ARM Cortex-R (рисунок 3), кожне з яких на апаратному рівні підтримує операції з плаваючою точкою. Залежно від моделі максимальна тактова частота ядра може перебувати в діапазоні 80 ... 330 МГц, що забезпечує питому продуктивність до 1,66 DMIPS / МГц. Обсяги встановленої на кристалі пам'яті залежать від конкретної моделі та можуть перебувати в діапазонах 128 кбайт ... 4 Мбайт (Flash-пам'ять програм) і 32 ... 512 кбайт (оперативна пам'ять), що дозволяє гнучко вибирати мікроконтролер в залежності від конкретного завдання. При цьому дані, що зберігаються в кожному з видів пам'яті, захищені апаратними модулями виявлення і корекції помилок (ЕСС).

Мал. 3. Структурна схема мікроконтролерів сімейства Hercules RM

Серед периферійних пристроїв сімейства Hercules особливо слід виділити таймери з розширеними можливостями (High End Timer, HET). Кожен HET має незалежний співпроцесор, здатний виконати власний набір інструкцій без участі основного ядра. Крім цього мікросхеми можуть містити 12-розрядні АЦП і ЦАП, ШІМ-генератори, модулі для управління електродвигунами та інші периферійні пристрої, традиційно присутні в мікроконтролерах загального призначення.

Широкий вибір комунікаційних інтерфейсів, серед яких Ethernet, USB (в режимах «хост» і «майстер»), CAN, UART, SPI, I2C дозволяють легко інтегрувати розроблювальний пристрій в інформаційну систему додатки. Крім цього, мікросхеми сімейства RM сумісні між собою за висновками і не вимагають складного перенесення програмного забезпечення на інший контролер, що дозволяє при необхідності легко розширювати можливості вже наявної програми.

Основною сферою використання мікроконтролерів Hercules RM є промислові пристрої. Їх можна використовувати для управління інверторами, генераторами, турбінами, вітряними і сонячними електростанціями, промисловими приводами, а також застосовувати в багатьох додатках з високим рівнем функціональної безпеки, наприклад, в медичному обладнанні.

Сімейство Hercules TMS570

На відміну від представників серії RM, мікроконтролери сімейства Hercules TMS570 орієнтовані на використання в транспортних системах, і тому мають сертифікати не тільки загальних (IEC 61508 рівень SIL 3), але і специфічних для транспорту стандартів. Наприклад, вони відповідають вимогам найвищого рівня функціональної безпеки ASIL D стандарту ISO 26262. Крім цього вони можуть містити специфічні для автомобільної техніки інтерфейси, наприклад, високошвидкісного мережевого протоколу FlexRay, що дозволяє передавати дані зі швидкістю до 10 Мбіт / с. Інші характеристики мікроконтролерів сімейства TMS570 (таблиця 3): структурна схема (рисунок 4), набір периферійних пристроїв, тактова частота ядра і обсяги встановленої пам'яті можна порівняти з серією RM. І, звичайно ж, мікроконтролери даного сімейства мають повний комплект інструментів апаратного захисту, що надається платформою Hercules.

Таблиця 3. Характеристики мікроконтролерів сімейства Hercules TMS570

Найменування Швидкість, МГц Flash RAM, кбайт EEPROM, кбайт EMAC FlexRay, ch CAN MibSPI (CS) SPI (CS) I²C UART (LINI) MibADC 12-біт (ch) EMIF (16 біт) Серія TMS570LC43x TMS5704357BZWTQQ1 300 4 Мбайт 512 128 10/100 2 4 5 (32 ) - 2 4 (2) 2 (41) + Серія TMS570LS31x / 21x TMS5703137DZWTQQ1 180 3 Мбайт 256 64 10/100 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) + TMS5703137DPGEQQ1 160 3 Мбайт 256 64 10/100 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24) - TMS5703135DZWTQQ1 180 3 Мбайт 256 64 - 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) + TMS5703135DPGEQQ1 160 3 Мбайт 256 64 - 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24) - TMS5703134DZWTQQ1 180 3 Мбайт 256 64 - - 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) + TMS5703134DPGEQQ1 160 3 Мбайт 256 64 - - 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24) - TMS5702135DZWTQQ1 180 2 Мбайт 256 64 - 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) + TMS5702135DPGEQQ1 160 2 Мбайт 256 64 - 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24) - TMS5702134DZWTQQ1 180 2 Мбайт 256 64 - - 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) + TMS5702134DPGEQQ1 160 2 Мбайт 256 64 - - 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24) - TMS5702125DZWTQQ1 180 2 Мбайт 192 64 - 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) + TMS5702125DPGEQQ1 160 2 Мбайт 192 64 - 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24) - TMS5702124DZWTQQ1 180 2 Мбайт 192 64 - - 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) + TMS5702124DPGEQQ1 160 2 Мбайт 192 64 - - 3 3 (12) 1 (1 ) 1 2 (1) 2 (24) - Серія TMS570LS12x / 11x TMS5701227CZWTQQ1 180 1,25 Мбайт 192 64 10/100 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) + TMS570LS1227-PGE 160 1,25 Мбайт 192 64 10/100 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24) - TMS5701225CZWTQQ1 180 1,25 Мбайт 192 64 - 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) + TMS5701225CPGEQQ1 160 1,25 Мбайт 192 64 - 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24) - TMS5701224CZWTQQ1 180 1,25 Мбайт 192 64 - - 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) + TMS5701224CPGEQQ1 160 1,25 Мбайт 192 64 - - 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24) - TMS5701115CZWTQQ1 180 1 Мбайт 128 64 - 2 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) + TMS5701115CPGEQQ1 160 1 Мбайт 128 64 - 2 3 3 (12) 1 (1) 1 2 (1) 2 (24) - TMS5701114CZWTQQ1 180 1 Мбайт 128 64 - - 3 3 (16) 2 (3) 1 2 (1) 2 (24) + TMS5701114CPGEQQ1 160 1 Мбайт 128 64 - - 3 3 (12) 1 (1 ) 1 2 (1) 2 (24) - Серія TMS570LS09x / 07x TMS5700914APGEQQ1 160 1 Мбайт 128 64 - - 3 3 (12) 1 1 2 2 (24) - TMS5700914APZQQ1 100 1 Мбайт 128 64 - - 2 + 2 (6) 1 - 1 2 (16) - TMS5700714APZQQ1 160 768 кбайт 128 64 - - 3 3 (12) 1 1 2 2 (24) - TMS5700714APZQQ1 100 768 кбайт 128 64 - - 2 + 2 (6) 1 - 1 2 (16) - Серія TMS570LS04x / 03x / 02x TMS5700432BPZQQ1 80 384 кбайт 32 16 - - 2 1 (4) - - 1 (1) 1 (16) - TMS5700332BPZQQ1 80 256 кбайт 32 16 - - 2 1 (4) - - 1 (1) 1 (16) - TMS5700232BPZQQ1 80 128 кбайт 32 16 - - 2 1 (4) - - 1 (1) 1 (16) -

Мікроконтролери сімейства TMS570 можуть використовуватися в більшості вузлів сучасного автомобіля, в тому числі - в антиблокувальних системах, системах динамічної стабілізації, електронних підсилювачах керма, инверторах двигунів електро- і гібридних автомобілів, пристроях контролю заряду акумулятора, активних системах допомоги водієві. Крім автомобілів дану серію можна використовувати в авіаційній і космічній техніці, а також на залізничному транспорті.

Мал. 4. Структурна схема мікроконтролерів сімейства Hercules TMS570

Інструменти для розробки апаратної частини

Для швидкого початку роботи з мікроконтролерами Hercules компанія Texas Instruments пропонує розробникам ряд демонстраційних і налагоджувальних комплектів. Наприклад, з можливостями сімейства RM можна ознайомитися за допомогою набору Hercules RM57Lx Launchpad, до складу якого входять отладочная плата RM57L843 Launchpad Evaluation Board (рисунок 5), інструкція для початку роботи і USB-кабель.

Мал. 5. Отладочная плата RM57L843 Launchpad

Крім одного з найшвидших мікроконтролерів - RM57L843 з максимальною тактовою частотою 330 МГц - на даній платі встановлена ​​мікросхема фізичного рівня інтерфейсу Ethernet DP83630 , За допомогою якої можна здійснити прецизионную синхронізацію часу за стандартом IEEE 1588. До двох 40-вивідним коннекторам BoosterPack можна підключити велику кількість пропонованих Texas Instruments стандартних плат розширення, наприклад, плату управління електродвигуном DRV8301 Motor Driver BoosterPack, а до роз'ємів з високою щільністю контактів, на які виведені паралельні інтерфейси EMIF, RTP і DMM, можна підключити, наприклад, зовнішню ПЛІС або додаткову оперативну пам'ять.

Крім безлічі характерних для сімейства Hercules апаратних діагностичних функцій, таких як модулі захисту даних ЕСС для всіх видів пам'яті, включаючи кеш ядра, мікроконтролери RM57Lx мають багату периферію: два 12-розрядних АЦП, програмовані таймери з розширеними можливостями (НІ), модулі для управління двигунами (eQEP, eCAP, ePWM), Ethernet, MibSPI, EMIF і інші інтерфейси. Отладочная плата поставляється з попередньо встановленим програмним забезпеченням, що дозволяє легко вивчити основні функції безпеки, збору даних і управління платформою.

Ключові особливості отладочной плати RM57L843:

• живлення від USB з можливістю підключення зовнішнього джерела 5 В;
• вбудований USB JTAG-відладчик;
• прецизійна синхронізація часу по стандарту IEEE тисячі п'ятсот вісімдесят вісім;
• інтегрований послідовний інтерфейс для зв'язку з комп'ютером;
• програмовані користувачем кнопки;
• кнопка скидання;
• світлодіоди і аналоговий вхід;
• два 40-вивідних роз'єму BoosterPack XL Headers (один встановлений і одне пусте монтажне місце);
• роз'єми з високою щільністю контактів для паралельних портів EMIF, RTP, DMM;
• монтажне місце для установки контактів, з'єднаних з усіма висновками мікроконтролера;
• місце для установки 14-контактного роз'єму високошвидкісного емулятора TI-JTAG.

Для розробників автомобільних додатків, які будуть сертифікуватися за стандартами ISO 26262 та IEC 61508, компанія Texas Instruments пропонує набір для розробки TMS570LS12 Launchpad Development Kit - недорогу платформу для оцінки можливостей мікроконтролерів серії TMS570 (рисунок 6). Центральним елементом плати є високопродуктивний мікроконтролер TMS570LS1224, що містить два дубльованих ядра ARM Cortex-R4F і набір апаратних модулів Hercules для забезпечення функціональної безпеки. У складі периферійних пристроїв - два 12-розрядних АЦП, програмовані таймери з розширеними можливостями (НІ), модулі керування двигуном (eQEP, eCAP, ePWM), модулі USB, Ethernet, MibSPI і інші послідовні інтерфейси.

Мал. 6. Отладочная плата TMS570LS12 Launchpad

Крім мікроконтролера на платі встановлені емулятор для налагодження та програмування, набір кнопок, датчик освітленості, а також два 40-вивідних роз'єму для установки стандартних модулів розширення BoosterPack, за допомогою яких можна підключити до плати дисплеї, бездротові датчики та пристрої. Так само як і в разі сімейства RM, отладочная плата TMS570LS12 Launchpad поставляється з попередньо встановленим програмним забезпеченням, що дозволяє легко вивчити основні функції безпеки, збору даних і управління платформою.

Ключові особливості отладочной плати TMS570LS12:

• живлення від USB з можливістю підключення зовнішнього джерела 5 В;
• вбудований відладчик USB XDS110;
• інтегрований послідовний інтерфейс для зв'язку з комп'ютером;
• програмовані користувачем кнопки;
• кнопка скидання;
• світлодіоди і датчик освітленості;
• два 40-вивідних роз'єму BoosterPack XL Headers (один встановлений і одне пусте монтажне місце);
• монтажне місце для установки контактів, з'єднаних з усіма висновками мікроконтролера;
• місце для установки 14-контактного роз'єму високошвидкісного емулятора TI-JTAG.

Інструменти для розробки програмного забезпечення

Крім апаратної частини важливою і відповідальною складовою будь-якої програми є програмне забезпечення. Платформа Hercules підтримується багатьма популярними інтегрованими програмними середовищами розробки (Integrated Development Environment, IDE), в числі яких - Green Hills MULTI®, IAR Workbench®, ARM® DS-5, iSystem winIDEA, Lauterbach, за допомогою яких можна швидко і ефективно розробити програмний код. Крім цього Texas Instruments пропонує власні інструменти для створення прошивок.

Початок роботи будь-якого мікроконтролера починається з виконання коду ініціалізації, в якому виробляються настройки апаратної частини мікросхеми. Крім цього, при розробці критично важливих фрагментів програми - драйверів будь-яких пристроїв, використання мов високого рівня може не забезпечити потрібної швидкості виконання. У таких випадках розробнику необхідно опускатися на найнижчий - апаратний рівень абстракції (Hardware Abstraction Layer, HAL) і працювати фактично на рівні асемблера, контролюючи результат виконання кожної написаної інструкції. Для цього можна використовувати спеціально розроблений Texas Instruments програмний інструмент HALCoGen (HAL Code Generator) з простим графічним інтерфейсом (малюнок 7), що дозволяє швидко створити модуль ініціалізації і налаштувати всіх вузлів мікроконтролера, в тому числі - і спеціалізованих модулів платформи Hercules.

Мал. 7. Графічний інтерфейс HALCoGen

Компанія Texas Instruments пропонує окремий інструмент для роботи зі спеціалізованими таймерами - HET IDE, який дозволяє за допомогою простого графічного інтерфейсу налаштувати проектор і емулювати роботу таймерів. HET IDE містить велику бібліотеку прикладів і програмних заготовок.

Результати роботи графічних конфігуратор HALCoGen і HET IDE можна легко імпортувати в різні середовища розробки як сторонніх виробників, наприклад, IAR Workbench або ARM DS-5, так і в спеціалізовану IDE Code Composer Studio ™ (CCStudio), пропоновану Texas Instruments. CCStudio підтримує більшість мікроконтролерів і процесорів виробництва Texas Instruments і містить набір інструментів, за допомогою якого можна створити і налагодити програмне забезпечення для вбудованих додатків.

До складу інструментів CCStudio входить оптимізуючий компілятор C / C ++, редактор вихідного коду, середа збірки проекту, відладчик і багато інших програмних модулі. Інтуїтивно зрозуміла графічне середовище забезпечує єдиний користувальницький інтерфейс на кожному кроці розробки програми і дозволяє користувачам працювати з максимально можливою швидкістю. Особливістю Code Composer Studio є поєднання переваг програмного середовища Eclipse з розширеними вбудованими можливостями налагодження Texas Instruments, що дозволило створити привабливу багатофункціональну середовище для розробки великої кількості додатків.

Також на сайті dev.ti.com компанія пропонує розробникам скористатися хмарними версіями IDE - CCS Cloud і додатком для налаштування периферії PinMux. Хмарне програмне забезпечення не вимагає складної установки на персональний комп'ютер і дозволяє отримати миттєвий доступ до проекту, що розробляється з будь-якої точки земної кулі. Крім цього, на сайті Texas Instruments розробникам пропонується потужний інформаційний центр, в якому за допомогою Resource Explorer можна отримати доступ до всіх прикладів, бібліотекам і технічної документації.

Висновок

При створенні мікроконтролерів Hercules компанія Texas Instruments не орієнтована на компромісні рішення, прагнучи зменшити вартість своїх приладів, а використовувала весь свій багатий практичний досвід створення максимально надійних систем. При цьому завдяки потужній інформаційній і технічній підтримці велика частина важкої рутинної роботи вже виконана фахівцями Texas Instruments, а кінцевому розробнику залишається, за великим рахунком, тільки адаптувати існуючі рішення під вимоги конкретного завдання.

•••