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Embedded-Systeme
ne CPU-Beteiligung zu ermöglichen. Weiter unten im Artikel wird
der DTC genauer diskutiert, denn dieser ist im Einsatz mit einem
DOC besonders nützlich.
Event Link Controller
Ebenfalls im RX210 implementiert ist ein Event Link Controller,
über den ein beliebiges Hardware-Ereignis in einem Peripherieelement
des Mikrocontrollers direkt ein anderes Peripherieelement
steuern kann. So lässt sich ein I/O-Pin zum Beispiel direkt per
Hardware mit einem Timer verknüpfen, so dass der Timer bei einer
Zustandsänderung am Pin startet oder etwa einen Zählerstand
inkrementiert. Ein Timer könnte auch an den A/D-Wandler angeschlossen
werden, um zum Beispiel alle 12 ms einen bestimmten
Eingang abzutasten. Im Zusammenspiel mit dem DMAC oder einem
DTC könnte man auch das Ergebnis einer A/D-Wandlung
ohne CPU-Beteiligung in den SRAM verschieben. Dies ermöglicht
eine extrem schnelle Hardware-Reaktion auf Echtzeit-Events ohne
Intervention der CPU, so dass die CPU für die Verwaltung anderer
wichtiger Aufgaben frei bleibt. Vor allem aber – und dies wird weiter
unten noch eingehender gezeigt – ermöglichen viele dieser
Funktionen eine direkte Verbindung verschiedener Peripherieelemente,
die im Zusammenspiel mit dem DOC den Aufbau extrem
leistungsfähiger, flexibler und programmierbarer Hardware-Subsysteme
im Inneren des Mikrocontrollers ermöglichen (Bild 2).
Data Operations Circuit
Bei Weitem das interessanteste und wahrscheinlich auch leistungsfähigste
Peripherieelement im RX210 ist der Data Operations Circuit
– vor allem wenn dieser gemeinsam mit einigen der anderen
innovativen Funktionen im RX210 eingesetzt wird.
Im Kern des DOC befindet sich eine einfache Arithmetic Logic
Unit (ALU). Diese einfache ALU hat nur drei Grundfunktionen:
Sie kann 16-Bit-Daten jeweils vergleichen, addieren oder voneinander
subtrahieren, um dann anhand einer vorgegebenen Bedingung
einen Interrupt auszugeben (Bild 3).
Im 16-Bit-Vergleichsbetrieb wird ein erster Referenzwert in den
DOC geladen; dann wird der damit zu vergleichende 16-Bit-Datenwert
geladen und per Hardware mit dem Referenzwert verglichen.
Je nach Programmierung kann der DOC dann einen Interrupt
erzeugen, wenn das Vergleichsergebnis wahr oder falsch ist.
Bei der Nutzung des 16-Bit-Additionsmodus wird ein erster
16-Bit-Wert in den DOC übernommen. Weitere 16-Bit-Werte
werden anschließend in den DOC geladen (ein Wert oder mehrere
sind möglich) und zum ursprünglichen Wert addiert. Sobald alle
erforderlichen Werte geladen sind, wird das Ergebnis auf Überlauf
überprüft und es wird bei Bedarf ein Interrupt erzeugt. Dieser einfache
Mechanismus ermöglicht eine Entscheidung, wenn ein bestimmter
Schwellenwert überschritten wurde. Dies ist beispielsweise
ideal für eine automatische Pegelüberwachung mithilfe des
A/D-Wandlers.
Nutzt man den 16-Bit-Subtraktions-Modus, so wird zunächst
der erste 16-Bit-Wert in den DOC geladen. Weitere 16-Bit-Werte
werden anschließend in den DOC übernommen (ein Wert oder
mehrere sind möglich) und von dem ursprünglichen Wert abgezogen.
Sobald alle erforderlichen Werte geladen sind, wird das Ergebnis
auf eine Bereichsunterschreitung überprüft und bei Bedarf ein
Interrupt erzeugt. Auch dieser einfache Mechanismus ermöglicht
das Fällen einer Entscheidung, wenn ein bestimmter Schwellenwert
unterschritten wird.
Data Transfer Controller
Die besondere Leistung des Data Operation Circuit besteht darin,
dass sich diese drei einfachen Funktionen ohne jegliche CPU-Beteiligung
für einfache Entscheidungen über das Systemverhalten
nutzen lassen. Damit können erstmals einfache Entscheidungen
direkt in der Mikrocontroller-Hardware gefällt werden, so dass Peripherieschaltungen
anhand einfacher Vergleichsoperationen darüber
entscheiden können, wie die von ihnen erzeugten Daten
verwaltet werden sollen.
Der DOC lässt sich im Zusammenspiel mit dem DMAC oder
speziell dem DTC für die Automatisierung der Weitergabe von Daten
und Vergleichsinformationen an den DOC einsetzen. Hier
sind viele Anwendungen für den DOC denkbar. Beispielsweise
kann der DOC zusammen mit einer UART-Schnittstelle zur automatischen
Erkennung einer Eingangs-Adresse verwendet werden
und die CPU alarmieren, wenn die Adresse gültig ist. Alternativ
lässt sich der DOC zusammen mit einem A/D-Wandler in einem
Pegel-Messsystem einsetzen, wo er automatisch erkennen kann,
wann der Pegel eine vorprogrammierte Schwelle überschreitet.
Der Einsatz des DOC bietet viele Vorteile für derartige Funktionen.
So könnte sich die CPU beispielsweise auf andere Aufgaben
Bild 1: Blockdiagramm
eines
RX210 Mikrocontrollers
von
Renesas.
Auf einen Blick
Mikrocontroller mit neuartigem Peripherie-
Controller
In die Mikrocontroller der Baureihe RX210 hat Renesas erstmals einen
Data Operating Circuit (DOC) integriert. Die Mikrocontroller mit
diesem integrierten Peripheriecontroller werden für eine breite Palette
von Kommunikations- und Steuerungstechnik-Anwendungen wie Motorsteuerung,
intelligente Sensorik, Metering, tragbare Geräte, Low-
Power-Modems und viele andere Industrie- und Unterhaltungselektronikanwendungen
angeboten. Diese Bausteine sind mit vielen unterschiedlichen
Speichergrößen und in zahlreichen Gehäuse-Optionen
erhältlich.
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