Корпорация Atmel представила пару первых в промышленности флэш-микроконтроллеров на основе ядра ARM7 со встроенным ядром 10/100 Ethernet MAC, контроллером CAN, полноскоростным интерфейсом (12 Мбит/сек) USB 2.0 и высокоскоростным процессором шифрования AES/3DES. Микроконтроллеры AT91SAM7X128 и AT91SAM7X256 ориентированы на встраиваемые системы реально-временного управления с интенсивным использованием сетевых ресурсов. Помимо указанных функциональных блоков микроконтроллеры также содержат 10-разр. АЦП, два последовательных интерфейса SPI, SSC, TWI, три УАПП, контроллер прерываний с 8-уровневым приоритетом, а также полнофункциональную схему супервизора. Блок памяти микроконтроллеров представлен статическим ОЗУ размером 32 или 64 кбайт, а также флэш-памятью размером 128 или 256 кбайт с временем доступа 25 нс, что с учетом производительности ядра до 50 млн.оп. в сек. позволяет решать задачи детерминированной обработки, необходимой в системах реально-временного управления.
"Все большее и большее количество встраиваемых систем управления связываются между собой посредством Ethernet, CAN, 802.15.4 и других протоколов", - сказал Яко Вилбринк, зам. директора по маркетингу микроконтроллеров ARM при Atmel, - "Данные "встраиваемые сети " в свою очередь связаны с внешним миром посредством соединений Ethernet с корпоративными локальными сетями или Интернет. Архитектура SAM7X интегрирует обширные коммуникационные возможности, память и ресурсы для обработки данных, необходимые для поддержки защищенных коммуникационных протоколов, при этом имеется также возможность реально-временной обработки информации, что ранее было не доступно в 32-разрядных микроконтроллерах".
Контроллер ПДП (прямой доступ к памяти) периферийных устройств гарантирует скорость передачи данных свыше 4 Мбит/сек. и скорость шифрования 80 Мбит/сек. Контроллер ПДП периферийных устройств (PDC) позволяет каждому периферийному устройству обмениваться данными с памятью SAM7X непосредственно, за счет чего достигается высокая производительность передачи данных, не перегружая процессор. У обычных ARM-процессоров, у которых ЦПУ задействован для обмена данными, расходуется 55% своих вычислительных ресурсов для обеспечения скорости обмена данными 2 Мбит/сек и 100% для скорости 4 Мбит/сек. Достичь более высоких скоростей невозможно. Для сравнения SAM7X расходует только 2% процессорного времени при скорости обмена данными 4 Мбит/сек и только 4% при скорости 10 Мбит/сек.
За счет интегрирования аппаратных инструментов для шифрования/дешифрования потока данных и поддержки передачи данного потока со стороны контроллера ПДП SAM7X предлагает скорость AES-шифрования и дешифрования до 80Мбит/сек, что в 20 раз быстрее по сравнению с программной реализацией. С учетом того, что скорость передачи данных полноскоростного интерфейса USB 2.0 составляет 12 Мбит/сек, CAN-интерфейса - 1 Мбит/сек, Ethernet - 100 Мбит/сек, а SPI и УАПП могут работать при скорости передачи 25 Мбит/сек, становится очевидным необходимость ПДП и аппаратного шифрования для достижения быстродействующей и защищенной передачи данных.
Блок 10/100 Мбит/сек IEEE 802.3-совместимый Ethernet (MAC) с поддержкой ПДП гарантирует производительность 100 Мбит/сек. SAM7X EMAC конфигурируется в полудуплексный или полнодуплексный режимы и поддерживает программирование межпакетного интервала, поддержка маркированных пакетов виртуальной локальной сети, а также генерация и прекращение автоматической паузы пакета. Двухрежимный интерфейс характеризуется возможностью непосредственного соединения с интерфейсом MII (Media Independent Interface) для большого выбора PHY в скоростных Ethernet-приложениях или с интерфейсом RMII (Reduced Media Independent Interface), который использует меньшее число линий ввода-вывода. Микроконтроллеры SAM7X могут связываться непосредственно с POS-PHY Level 2/SPI-3-совместимыми устройствами, включая стандартные сетевые процессоры. Управление потоком без потерь посредством встроенных системных буферов исключает необходимость применения внешней памяти или механизмов управления потоком. Поддерживаются пакеты Ethernet увеличенного размера (Jumbo) до 10240 байт.
Процессоры SAM7X содержат встроенный процессор AES- и тройного DES-шифрования, который совместно с контроллером ПДП периферийных устройств обеспечивает шифрование и дешифрование данных на скорости до 80 Мбит/сек для AES, 32.8 Мбит/сек для DES и 20 Мбит/сек для тройного DES.
Флэш-память с временем доступа 25 нс делает возможной детерминированную обработку. В существующих ARM-микроконтроллерах высокое быстродействие достигается за счет исполнения кода в теневом ОЗУ, что делает предсказуемым длительность машинного цикла при любых событиях (детерминированность).
Детерминированность обработки в новых микроконтроллерах Atmel достигла за счет объединения ядра ARM7 с быстродействующей флэш-памятью (время доступа 25 нс) размером 128 или 256 кбайт. Такое быстродействие позволяет выполнять выборку инструкций непосредственно из флэш-памяти, исключая необходимость применения теневого ОЗУ и не ухудшая при этом производительность.
В реально-временных приложениях надежность функционирования достигается за счет интенсивного использования прерываний и выполнения функций супервизора. В обычной архитектуре ARM7 имеется только два прерывания, только одно из которых может использоваться для неаварийных прерываний. И при этом в них не поддерживаются супервизорные функции, типичные для 8- или 16-разрядных микроконтроллеров. Процессоры SAM7X интегрируют обширный набор реально-временных периферийных устройств и супервизорных функций, к которым относятся контроллер прерываний с 8 уровнями приоритетов, детектор снижения питания, схема сброса при подаче питания, сторожевой таймер, часы реального времени и RC-генератор.
Микроконтроллеры SAM7X поддерживаются обширным набором инструментальных средств, в т.ч. компиляторы, линкеры и отладчики от различных производителей, включая IAR, Green Hills и Keil. Для ускорения сроков проектирования предлагается оценочный набор AT91SAM7X-EK.
Компании CMX, Micrium и FreeRTOS.org предлагают для процессоров SAM7X операционные системы реального времени. Также доступны стеки TCP/IP, включая SICS uIP/lwIP (открытый исходный код), Micrium uC/TCP-IP (без отчислений от продаж) и CMX-MicroNet (без отчислений от продаж).
AT91SAM7X128 и AT91SAM7X256 доступны в настоящее время в 100-выводных корпусах LQFP (экологически чистые).
Источник:chipdoc