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Aktive Bauelemente Coverstory Innerhalb von Minuten konfigurieren Einfach zu bedienendes grafisches Konfigurationstool Da 32-Bit-MCUs immer komplexer und anspruchsvoller werden, steigen auch die Konfi gurationsmöglichkeiten eines jeden GPIO-Pins und der Peripherie. Eine einfach zu bedienende Konfi gurationsschnittstelle ermöglicht zusammen mit Softwaretools, die das Pinout und die Peripherie eines Bausteins grafi sch konfi gurieren, die schnelle Festlegung der Anschlussoptionen und das Generieren des Initialisierungs-Codes einer Anwendung. Autor: Evan Schulz Bild: Cybrain - Fotolia.com 18 elektronik industrie 05 / 2012
Aktive Bauelemente Coverstory Wie kann nun ein intelligentes GUI-basiertes (Graphical User Interface) MCU-Konfigurationstool den Entwicklungsprozess genau vereinfachen Sobald die Designspezifikation einer Anwendung beendet ist, kann der Entwickler mögliche MCUs für das Design in Betracht ziehen. Da sich ARM zu einem De-facto-Standard bei 32-Bit-MCUs entwickelt hat, enthalten viele neue MCUs heute ARM Cortex-CPUs. Obwohl eine MCU die Anforderungen hinsichtlich Code-Raum, RAM, Peripherie und Analogfunktionen erfüllen kann, muss sie auch imstande sein, alle erforderlichen Funktionen physikalisch an ihren Pins bereitzustellen. Falls jede Peripherie oder Funktion an jedem Anschluss zur Verfügung stehen würde – und das ohne Einschränkungen – müsste der Entwickler nur die Spezifikationen überprüfen. In den meisten Fällen werden die Peripheriefunktionen einer MCU jedoch an verschiedenen Anschlüssen gemultiplext. Es liegt dann am Entwickler festzustellen, ob sich die MCU so konfigurieren lässt, dass sie den Designanforderungen entspricht. MCU mit hochkonfigurierbaren Anschlüssen Im Idealfall wählt der Entwickler eine MCU mit hochkonfigurierbaren Anschlüssen, was die Wahl kleinerer, preiswerter Bausteine für die Anwendung ermöglicht. Zusätzliche Konfigurationsflexibilität vereinfacht auch die Umsetzung kurzfristiger Designänderungen. Zu den Neuerscheinungen im ARM-Cortex-basierten MCU- Markt zählt die Precision32-MCU-Familie von Silicon Laboratories. Sie basiert auf einer einfach konfigurierbaren Dual-Crossbar- Architektur, die Entwicklern diese Pinout-Flexibilität bietet. Mithilfe der Dual-Crossbar-Architektur kann der Entwickler einen Mix aus digitalen und analogen Funktionen den GPIO-Pins zuweisen. Wenn Entwickler mit der Suche möglicher 32-Bit-MCUs für ihre Embedded-Anwendungen beginnen, müssen sie lernen, wie verschiedene MCUs und dazugehörige Tool-Pakete konfiguriert und eingesetzt werden. In den meisten Fällen kann dies eine sehr zeitaufwändige Tätigkeit sein. Steht dafür ein einfach zu bedienendes grafisches Konfigurationstool zur Verfügung, mit dem sich die Anschlussmöglichkeiten eines Bausteins bestimmen lassen und das Initialisierungs-Code schnell generiert, verringert sich dadurch die Gesamtentwicklungsdauer erheblich. Um Entwicklern bei der Arbeit mit Precision32-MCUs zu helfen, bietet Silicon Labs ein GUI-basiertes AppBuilder-Softwaretool an, mit dem sich Anschlüsse und Peripherie einfach konfigurieren lassen. Gleichzeitig liegt eine Momentaufnahme vor, wo die Pin-Funktion am MCU- Gehäuse zur Verfügung steht und welche Peripherie dazu konfiguriert wird. Bild 1 zeigt eine musterhafte Darstellung des AppBuilder-Tools. Anschlüsse und Peripherie einfach konfigurieren Mit dem AppBuilder-Tool können Entwickler die Anschlusskonfiguration einfach ändern und sehen in Echtzeit sofort die Auswirkung auf andere Pin-Funktionen. Diese GUI-basierte Pin-Konfiguration ist vor allem dann hilfreich, wenn mit einem Board-Design und der gleichzeitigen Code-Entwicklung begonnen wird. So kann der Firmware-Entwickler eine Vorlage möglicher Anschlussoptionen bereitstellen, die der Hardware-Entwickler überprüft. Um die Gesamtsystemkosten zu verringern, wählt der Hardware- Entwickler das Pinout, welches das einfachste Leiterplattendesign (PCB-Layout) und die geringste Zahl an PCB-Layern realisiert. Darüber hinaus ermöglicht das AppBuilder-Tool eine einfache Abschätzung kurzfristiger Änderungen der Anschlussbelegung. Schnelle grafische Konfiguration von 32-Bit-MCUs. Ein weiterer Vorteil eines Grafik-Tools zur Pin-Konfiguration ist, dass sich die Code-Entwicklung für die Pin-Konfiguration erübrigt. Jegliche Komplexität rund um diese Konfiguration wird somit abstrahiert. Sobald das Pinout oder die Anschlusskonfiguration geändert werden, generiert das Tool automatisch den entsprechenden Code. Bild 2 zeigt ein Beispiel des Pin-Konfigurationscodes, wie er durch die AppBuilder-Software generiert wird. Der Code verwendet Funktionen, die im Hardware Access Layer definiert sind, der Teil des Precision32-Software-Development-Kit (SDK) ist und eine Zugriffsebene für die Register bietet. Neben der Code-Generierung sollte ein Pin-Konfigurationstool intelligent genug sein, den Anwender auf Fehler hinzuweisen. Konfiguriert der Entwickler zum Beispiel fälschlicherweise einen Anschluss für eine Digitalfunktion obwohl dieser als Analogeingang für den A/D-Wandler vorgesehen ist, sollte das Tool den Anwender automatisch darauf hinweisen, dass ein Analoganschluss gerade für eine Digitalfunktion konfiguriert wird und dieses Problem zu lösen ist. Das AppBuilder-Tool stellt eine Liste aller gefundenen Fehler zur Verfügung. Ein Doppelklick auf einen Fehler führt den Anwender zu den Konfigurationseinstellungen, die falsch sind und in Rot dargestellt werden. Sobald alle erkannten Probleme beseitigt sind, werden sämtliche Fehler aus der Fehlerliste automatisch entfernt. Diese Funktion ist nicht nur auf die Anschlusskonfiguration beschränkt sondern gilt auch für die Peripheriekonfiguration. Konfiguriert der Entwickler zum Beispiel das I2C0-Modul für den Einsatz, vergisst dabei aber die Aktivierung des Takt-Gates zum I2C0-Modul, erzeugt AppBuilder eine Fehlermeldung. Führt der Auf einen Blick Schnelle grafische Konfiguration Rapid-Prototyping-Hilfsmittel wie Silicon Labs’ AppBuilder-Tool ermöglichen eine schnelle grafi sche Konfi guration einer 32-Bit-MCU – und das ohne langwieriges Lesen von Datenblättern oder Erlernen von Registereinstellungen. Um den Designprozess noch weiter zu vereinfachen, generiert das Tool auch Quellcode und ein Projekt, das der Entwickler als Startpunkt für seine Firmware-Entwicklung nutzen kann. Letztlich bieten GUI-basierte Software-Konfi gurationstools, wie der AppBuilder, eine sehr gute Ressource für Entwickler, die ihre Gesamtentwicklungskosten und die Komplexität senken, sowie die Markteinführungszeit beschleunigen wollen. infoDIREKT www.all-electronics.de 608ei0512 www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 05 / 2012 19
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