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Mikrocontroller
Coverstory
Bilder: Fujitsu Semiconductor Europe
Auf der Softwareseite verfolgt Fujitsu ein modulares Konzept. So
wird für jede Peripheriekomponente mindestens ein Softwaremodul
mit Low-Level Funktionen als Quellcode angeboten. Für komplexere
Funktionen wie z.B. USB, wurden gleich mehrere Softwarebeispiele
vorbereitet. Das ermöglicht dem Entwickler, die für
seine Applikation benötigten Komponenten aus dem Baukasten zu
nehmen. Für spezielle Themen wie Motor Control oder Funktionale
Sicherheit stehen darüber hinaus umfangreiche Bibliotheken
kurz vor der Fertigstellung.
Es besteht also der Anspruch, dem Kunden über den reinen Siliziumchip
hinaus, Lösungen anzubieten. Diese bestehen sowohl aus
Hardware- als auch aus Softwarekomponenten und ermöglichen
den schnellen Einstieg in ein bestimmtes Thema. Abgerundet wird
dieser Ansatz durch das Angebot von verschiedenen Trainings und
Seminaren.
Die gängigen Compilerhersteller unterstützen in ihren integrierten
Entwicklungsumgebungen die FM3 Familie und stellen über
eine JTAG Schnittstelle die üblichen Debug-Funktionen zur Verfügung.
Zusätzlich wird auch Trace-Funktionalität unterstützt, da
Fujitsu ARMs embedded trace macorcell implementiert hat. Daneben
unterstützt bereits eine große Zahl an Anbietern von Flashprogrammier-Werkzeugen
die neue Mikrocontroller Familie.
Bild 2 (rechts): Ausstattung und Merkmale der 32-Bit-Mikrocontroller-
Familie FM3 auf Basis des ARM Cortex-M3-Cores.
Bild 3 (links): Blockschaltbild der 32-Bit-Mikrocontroller-Familie FM3.
Applikationsbeispiel
Die Mikrocontroller der High-Performance Serien sind optional
mit zwei CAN Kanälen ausgestattet. Damit eignen sie sich gut zur
Implementierung in Geräte, die in CANopen Netzwerke eingebunden
werden sollen.
Obwohl die CAN – Controller Area-Network-Schnittstelle vor 25
Jahren ursprünglich für Automobilanwendungen entwickelt wurde,
zeichnete sich schnell ab, dass sie auch in industriellen Systemen
sinnvoll eingesetzt werden kann. Gründe hierfür liegen in der hohen
Zuverlässigkeit der Kommunikation, der relativ hohen Übertragungsgeschwindigkeit
von bis zu 1Mbit pro Sekunde und den kurzen
Latenzzeiten. Diese Eigenschaften werden durch entsprechende
Hardwarefunktionen realisiert und müssen nicht durch CPU belastende
Software abgedeckt werden. Beispielsweise finden CRC Prüfsummenberechnungen
statt und im Fehlerfall werden andere Busteilnehmer
automatisch durch das Versenden von Error-Frames benachrichtigt.
Ein weiteres Merkmal von vielen CAN Controllern, so
auch dem der FM3 MCUs, ist die automatische Filterung, Selektion
und Speicherung von eingehenden Nachrichten. Hierzu stehen bei
FM3 pro CAN-Kanal 32 Nachrichtenspeicher zur Verfügung.
Fujitsu hat schon seit geraumer Zeit die sogenannte C_CAN IP
von Bosch lizensiert und implementiert, damit den Quasi-Industriestandard
in alle propritären sowie ARM Cortex basierten Mikrocontroller.
Die CAN Schnittstelle erfüllt den ISO Standard 11898-1
(CAN Spezifikation Version 2.0 Teil A und B). Das hat den Vorteil,
dass bestehende CAN Software sehr schnell auf die FM3 Familie angepasst
werden kann, weil das Registermodell des Bosch CANs eben
auf allen Mikrocontroller Plattformen das gleiche ist. Mit CANopen
steht zusätzlich ein CAN basierter Feldbusstandard zur Verfügung,
der die Kompatibilität der Geräte untereinander auch auf höheren
Protokollebenen sicherstellt. CANopen dient zur Vernetzung aller
Arten von Sensoren, Aktoren und Steuereungen. Der Standard definiert
verschiedene Kommunikationsobjekte, wie z.B. Servicedatenoder
Prozessdatenobjekte zum Transport von Parametrierungsinformationen
oder Echtzeitdaten. Außerdem werden Geräte- und
Anwendungsprofile definiert, in denen die Funktionalität einzelner
Geräteklassen beschrieben ist. CANopen-Geräte kommen in Fertigungsanlagen,
Fahrstühlen, Schiffen, Sonderfahrzeugen wie Kränen
und Baggern, Feuerwehrfahrzeugen und vielen weiteren Anwendungen
zum Einsatz. Beispielsweise kann ein, oder mehrere Neigungssensoren
in einem Kran den Winkel des Auslegers bestimmen
und über CANopen an die zentrale Steuereinheit melden.
Schlussbemerkung
Fujitsu bietet schon seit vielen Jahren CAN-Mikrocontroller für
Industrieanwendungen an. Deshalb besteht eine gewachsene
Struktur von Drittanbietern, die Software- und Hardware-Tools
für CAN sowie CANopen entwickelt. Auch für FM3 stehen entsprechende
Protokollstacks bereits zur Verfügung oder befinden
sich in der Entwicklung. (sb)
Autor: Dirk Fischer, Fujitsu Semiconductor Europe.
Auf einen Blick
Zwei Familien zur Auswahl
Fujitsu steigt mit der 32-Bit-Mikrocontroller-Familie FM3 auf Basis
des ARM Cortex-M3-Core in den Markt der Mikrocontroller mit ARM-
Core ein. Die ARM Cortex-M3-basierten MCUs der FM3-Familie werden
zunächst in zwei Linien angeboten (Basic und High-Performance),
die über schnellste Flash-Zugriffszeiten und Taktraten bis
144 MHz verfügen. Außerdem kann die Familie in 3,3-V- und 5-V-Anwendungen
betrieben werden. Link: http://emea.fujitsu.com/FM3
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20 elektronik industrie 04 / 2011
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