Processeurs temps-réel pour applications industrielles
"Aujourd’hui, une demande accrue pour plus de productivité dans les usines impose des améliorations sur les performances et la connectivité des réseaux," déclare Niels Trapp, Senior Manager, Industrial & Communications Business Group à Renesas Electronics Europe. "La nouvelle famille RZ/T1 répond à ce besoin du marché en combinant sur une puce unique de hautes performances, le contrôle temps-réel et des fonctions de communication multi-protocoles Ethernet industriel".
Les processeurs de ce groupe sont construits autour d’un CPU ARM Cortex-R4F et configurés avec une mémoire à deux régions étroitement liées TCM (Tightly Coupled Memory). Cette dernière étant connectée directement au CPU, la présence d’une mémoire cache devient inutile. Ces composants embarquent également le moteur R-IN, un accélérateur de communication pour l’Ethernet industriel. De plus, ils comportent plusieurs des fonctions périphériques propres aux familles RX et SH, ce qui simplifie la tâche des fabricants de systèmes pour concevoir des systèmes évolutifs de contrôle des équipements industriels en profitant des multiples architectures propriétaires.
Conçu pour le traitement temps-réel, le CPU Cortex-R4F d’ARM, évalué à 1,66 DMIPS/MHz, peut fonctionner à des fréquences jusqu’à 600 MHz et comporte une unité FPU simple/double précision pour des opérations mathématiques performantes. Il bénéficie de deux régions TCM, une de 512 K dédiée au code et à son exécution et une autre de 32 K pour les données, chacune accédant efficacement au CPU sans aucun délai d’attente. Il est également muni de 1 Mo de RAM supplémentaire utilisable par l’application afin de permettre un meilleur partitionnement et une plus grande efficacité. De plus, le contrôleur vectoriel des interruptions (VIC) séparé, réalisé en hardware, assure une gestion de très hautes performances, avec une faible latence des interruptions, ce qui augmente les performances temps-réel.
Le moteur R-IN incorpore un accélérateur Ethernet et un accélérateur d’OS temps-réel (HW-RTOS). Comportant un cœur CPU dédié fonctionnant à 150 MHz, il implémente en matériel les fonctions d’OS temps-réel, et gère les communications et les périphériques pour une efficacité accrue au niveau du système. Il est conçu pour supporter de multiples standards de l’Ethernet industriel comme EtherCAT, Ethernet/IP, and PROFINET.
Ce groupe hérite de plusieurs fonctions périphériques des MCU SH et RX propriétaires, comme les très réputés timers et fonctions de communication. Cela simplifie le développement en permettant de réactualiser des conceptions déjà existantes sur d’autres architectures de la gamme, accélérant ainsi le temps de mise sur le marché. Pour satisfaire les exigences en fiabilité et en sécurité des équipements industriels, la mémoire embarquée, dont la TCM, incorpore une fonctionnalité d’ECC. Des fonctions de sécurité additionnelles, comme la protection des écritures de registre qui empêchent l’écrasement des registres critiques en cas de dysfonctionnement d’un programme, une fonction de détection pour stopper les oscillations de l’horloge d’entrée, et une fonction indépendante de type "timer watchdog", participent toutes à simplifier l’accès à une sécurité certifiée.
Incorporant le traitement temps-réel, une mémoire à faible latence, des fonctions analogiques à haute vitesse, et une connectivité réseau, ce groupe de processeurs permet de satisfaire pleinement les exigences de la plupart des applications de servomoteurs AC.
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