MCU典型应用设计:STM32-F2在工厂自动化中的应用

时间:2013-09-30来源:网络
10/100以太网MAC控制器

  上图中的黑点代表在这个7层总线结构中总线主控制器与从控制器的全部接口。为提高系统的能效,SRAM存储器被分成两个存储区SRAM1和SRAM2,SRAM1用于保存基本协议栈和变量,而SRAM2则用作通信外设的帧缓冲区。以太网和USB外设都占用了几千字节的FIFO存储空间,而且分别拥有一个各自专用的DMA控制器。

  除多个SRAM分区外,该系统还有两个AHB总线从控制器。同样地,这样的配置准许不同的总线主控制器并行处理和同步访问不同的高速外设,例如,加密处理器和通用输入输出端口。AHB从控制器和DMA控制器都是双端口,这样设计准许在AHB总线上直接连接DMA控制器与高速外设,避免在总线矩阵和二级高速至低速桥上因延迟而降低性能。

  外部存储器接口又称“静态存储控制器”,可直接连接不同的异步和同步存储器、NOR/NAND闪存、SRAM、伪SRAM,甚至还能连接一个液晶显示器控制器,外存接口总线频率最高60MHz,还能通过指令总线(I-bus)获取CPU内核指令。

  存储器加速器

  意法半导体的自适应实时(ART)存储器加速器(如下图所示)可让Cortex-M3内核释放最高的处理性能,虽然闪存本身需要等待状态,但是,引入这项技术后,STM32-F2以120 MHz的速度从闪存执行代码无等待状态。

  MCU典型应用设计:STM32-F2在工厂自动化中的应用

  存储器接口是128位宽,每次可取4-8条THUMB2指令。如果执行线性代码,因为预取指功能,即便闪存速度只是内核的四分之一,代码执行也不会出现等待状态。

  然而,如果执行转移或跳转指令,需要立即取出转移或跳转目标地址的数据,这样,存储器的等待状态会增加系统开销,这就是ART及其64项高速指令缓存发挥作用的地方。如果非顺序指令第一次出现,这条指令将从存储器中取出并保存在64 项高速缓存的一个存储项内。在下一次出现时,该指令将从高速缓存中直接取出,没有等待状态。

  这个指令高速缓存还有一个LRU即最近不常用机制,因此,假如一个应用软件的转移指令超过64条,最近常用的新指令将取代最近不常用的指令。这个架构的优点是,即便中断服务处理程序被加速器覆盖,这个机制仍然能够支持各种转移指令。

  最常用的8行数据项目像高速指令缓存一样,但是用于暂存最常用的数据库,可以使D-bus总线立即充满数据。

  工业协议栈和固件

  IXXAT为 STM32开发的IEEE 1588 PTP协议

  测量系统、电信设备、自动化系统或汽车系统等分布式应用设备对精确时序机制的要求越来越高。IEEE 1588的精确时序协议(PTP)通过以太网使分布式设备的时序同步精度达到纳秒级,从而满足分布式应用系统的要求。

  IXXAT自动化技术有限公司开发的IEEE 1588协议软件让设备厂商能够轻松、快速地开发IEEE 1588兼容设备,这款软件的源代码采用C语言,可实现在任何平台上。

  为了在意法半导体的STM32-F2系列微控制器上实现IEEE 1588协议,IXXAT为STM32-F2用户提供一个定制版协议软件,该解决方案大幅简化并加快了协议的实现过程。STM32-F2专用协议软件需要与一个有组播功能的TCP/IP协议栈配合使用,有无操作系统均可。

  因为功能丰富,连续升级,占有率高,IXXAT的IEEE 1588协议软件已成为1588协议软件市场的主要参考标准。最新的1.03版IEEE 1588已支持新的IPv6标准,该标准将逐渐被新系统所采用。这个解决方案的模块化软件结构包含基本包和可选扩展文件,例如,用于IPv6、IEEE 802.3和Unicast的文件,让包与专门应用及其资源能够实现最佳匹配。

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关键词: MCU STM32-F2 工厂自动化

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