自律的なペリフェラル動作

コンピューティングにおいて、自律ペリフェラル動作は、一部のマイクロコントローラーアーキテクチャに見られるハードウェア機能であり、ハード リアルタイムアプリケーションでのレイテンシを最小限に抑えてスループットを向上させるとともに、超低消費電力でエネルギーを節約するために、特定のタスクを組み込みの自律ペリフェラルにオフロードします。パワーデザイン。

概要

マイクロコントローラーの自律型ペリフェラルの形式は 1990 年代に初めて導入されました。組み込み周辺機器がCPUから独立して動作し、事前に設定可能な特定の方法で相互に対話できるようにすることで、イベント駆動型の通信が周辺機器にオフロードされ、レイテンシが低下してリアルタイム パフォーマンスが向上し、データ スループットが向上する可能あります並列処理が追加されたためです。2009 年以降、このスキームはスリープ モードでも機能し続けるように新しい実装で改良されました。また、これにより、エネルギーを節約するために、CPU (および影響を受けない他の周辺ブロック) が長期間休止状態に留まることが可能になります。これは部分的には新興IoT市場によって推進されています。[1]

概念的には、自律的なペリフェラル動作は、ダイレクト メモリ アクセス(DMA) とハードウェア割り込みを一般化し、それらを混合したものとみなすことができます。イベント信号を発行するペリフェラルはイベント ジェネレータまたはプロデューサーと呼ばれ、ターゲットのペリフェラルはイベント ユーザーまたはコンシューマと呼ばれます。一部の実装では、ペリフェラルは、処理のためにデータを CPU に渡すことなく、受信データを前処理し、比較、ウィンドウ処理、フィルタリング、平均化などのさまざまなペリフェラル固有の機能をハードウェアで実行するように構成できます。

実装

既知の実装には次のものがあります。

  • 1990 年以降のSiemens / Infineon C166およびC167 16 ビット マイクロコントローラーのペリフェラル イベント コントローラー( PEC ) [2] [3] [4] [5]
  • 2005 年以降のInfineon XC800シリーズの8051互換 8 ビット マイクロコントローラのインテリジェント自律ペリフェラル (キャプチャ コンペア ユニット [de] CCU6 ) [6]
  • 2008 年以降のAtmel AVR XMEGA 8 ビット マイクロコントローラーのイベント システム( EVSYS ) [7] [8]
  • Atmel (現Microchip Technology ) のSleepWalkingを備えたPeripheral Event System ( PES ) [9] 2009 年以降のAVR32 AT32UC3L 32 ビット マイクロコントローラ[10] [11] [12]
  • Energy Micro (現在はSilicon Labs )のPeripheral Reflex System ( PRS ) 2009 年以降のGecko EFM32 32 ビット ARM ベースのマイクロコントローラー[13] [14] [12]
  • IXYS/ Zilog ZNEO Z16FMC 2011 年以降の 16 ビット マイクロコントローラー[15] [16]
  • 2011 年以降のルネサスマイクロコントローラのイベント リンク コントローラ( ELC )
  • 2011 年頃からのNordic nRF 32 ビット ARM ベースのマイクロコントローラーのプログラマブル ペリフェラル インターコネクト( PPI ) [17]
  • 2012 年以降のInfineon XMC 32 ビット マイクロコントローラーの自律型ペリフェラル[18]
  • Silicon Labsのデータ転送マネージャー( DTM ) Precision32 SiM3L1 32 ビットARM Cortex-M3マイクロコントローラー (2012 年以降) [19] [12] [20]
  • 2012 年以降、Atmel (現在は Microchip Technology) SAM4L 32 ビットARM Cortex-M4マイクロコントローラーのSleepWalkingを備えたPeripheral Event System ( PES ) [21]
  • 2012 年以降、 Freescale (現在はNXP ) Kinetis L 32 ビットARM Cortex-M0+マイクロコントローラーの Power-Smart ペリフェラル[22]
  • 2013 年以降、Atmel (現在は Microchip Technology) SAMDSAML、および SAMC 32 ビット ARM Cortex-M0+ マイクロコントローラーのSleepWalking [9]を備えたイベント システム( EVSYS ) [23] [24]
  • 2015 年以降の Microchip PIC16F [25]およびPIC18F [26]、および Microchip AVR ATtiny 8 ビット マイクロコントローラのコア独立ペリフェラル( CIP ) [27] [28] [29]
  • 2015 年以降のSTMicroelectronicsSTM32 32 ビット ARM ベース マイクロコントローラのペリフェラル相互接続マトリックス[30 ]

こちらも参照

参考文献

  1. ^ 投手、グラハム (2014-01-28)。「検討に値するもの - モノのインターネットは、マイクロコントローラー開発者に予期せぬ方向への移行を促しています。」新しいエレクトロニクス22~23ページ。2018-05-10 のオリジナルからアーカイブ2018年5月10日に取得[1]
  2. ^ ウルフ、アクセル (1994 年 3 月)。「C166 アーキテクチャを CAN に接続する (I)」(PDF)コンポーネントアプリケーション マイクロコントローラー。Vol. XXIX、いいえ。4.シーメンスアクティエンゲセルシャフト42~44ページ。2021-12-02 にオリジナルからアーカイブ(PDF)されました2021年12月2日閲覧(3 ページ) (注意。すでに 1994 年のSiemens/Infineon SAB 80C166に関連して「自律型ペリフェラル」という用語が言及されています。記事のパート II: [2])
  3. ^ ユーザーズ マニュアル - C167CR 派生品 - 16 ビット シングルチップ マイクロコントローラー(PDF)2000 年 3 月 [2000-02、1999-03、1996-03、1994-08、1992-07]。2020-10-27 にオリジナルからアーカイブ(PDF)されました2021年12月2日閲覧 {{cite book}}:|work=無視されます ( help ) (注意。自律的に動作する組み込みCAN コントローラと「ペリフェラル イベント コントローラ」(PEC) について説明します。)
  4. ^ CAN C166 および C500 マイクロコントローラーを CAN に接続する(PDF)2004 年 2 月。アプリケーション ノート AP29000。2020-10-22 にオリジナルからアーカイブ(PDF)されました2021年12月2日閲覧 {{cite book}}:|work=無視されました (ヘルプ)
  5. ^ イルバー、アルフレッド (2018 年夏) [2016-02-25、2009-09-25]. 組み込みシステム SS2018 (PDF)2.0 (ドイツ語)。ミュンヘン、ドイツ: FH ミュンヘン - Hochschule für angewandte Wissenschaften、Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik。1、17、28、37 ~ 40 ページ。エス。2021-12-02 にオリジナルからアーカイブ(PDF)されました2021年12月2日閲覧
  6. ^ 「XC800 製品プレゼンテーション - キャプチャ コンペア ユニット CC6」(PDF)インフィニオン2006 年 5 月。XC886 CC6 V1。2018-05-10 にオリジナルからアーカイブ(PDF)されました2018年5月10日に取得[…] ドライブにはリアルタイムのパフォーマンスが必要です – 制御ループは 2 ~ 4 PWM 周期 (例: 100 ~ 200us) よりも高速に実行する必要があります – CPU のパフォーマンスは貴重であり、主要なタスクのために保存する必要があります – 質問: CPU をオフロードするにはどうすればよいですか? –回答: インテリジェントで自律的な周辺機器を構築してください。[…] ドライブ アプリケーションでの CC6: – あらゆる種類のモーターの PWM パターンを生成 – エラー状態でも常に安全な状態で動作 – モーターのセンサーレス制御のために ADC と対話 […] CC6 は集中的に使用されています – より多くの自律的に動作するため、制御アルゴリズムの CPU 負荷をより多く節約できます […]
  7. ^ フォーレ、フィリップ (2008-02-26)。「Atmel の AVR XMEGA は 8/16 ビット マイクロコントローラのシステム パフォーマンスを再定義します」(プレス発表)。アトメル2018-05-01 のオリジナルからアーカイブ2018-05-01に取得
  8. ^ ビョルネルド、ルーン・アンドレ (2009). 「マイクロコントローラー回路のイベント システム実装」。NTNUオープン(論文)。電子通信研究所。hdl :11250/2370969。2018-04-30 のオリジナルからアーカイブ2018年4月29日に取得
  9. ^ ab アンデルセン、マイケル P.; カラー、デイビッド・イーサン(2014-08-25)。「次世代組み込みワイヤレス プラットフォームにおけるシステム設計のトレードオフ」(PDF) (技術レポート)。カリフォルニア大学バークレー校電気工学およびコンピュータサイエンスNo.UCB/EECS-2014-162。2018-04-30 にオリジナルからアーカイブ(PDF)されました2018年4月30日に取得
  10. ^ ペルレゴス、ヘレン (2009-06-22)。「Atmel は、業界最高の消費電力を 63% 削減する AVR32 マイクロコントローラーを発表」(プレス発表)。アトメル2018-04-30 のオリジナルからアーカイブ2018年4月30日に取得
  11. ^ エイランド、アンドレアス; クラングネス、エスペン (2012-10-28)。「インテリジェントなペリフェラル イベント システムによる Cortex M4 MCU の割り込み応答の改善」。Atmel Corp. 2018-04-30 のオリジナルからアーカイブ2018年4月30日に取得
  12. ^ abc 「電力バジェットを損なうことなくパフォーマンスを向上させる」. デジキー2013年7月10日。2018-05-02 のオリジナルからアーカイブ2018-05-01に取得
  13. ^ ブッシュ、スティーブ (2009-07-08)。「Energy Micro は電力効率の高い ARM MCU の詳細を明らかにします。」エレクトロニクスウィークリー2018-04-30 のオリジナルからアーカイブ2018年4月30日に取得
  14. ^ ブッシュ、スティーブ (2009-10-21)。「Energy Micro は、ARM Cortex M3 ベースの EFM32G シリーズについて詳しく説明します。」エレクトロニクスウィークリー2018-04-30 のオリジナルからアーカイブ2018年4月29日に取得
  15. ^ “ZILOG、モーター制御アプリケーション向けの新しい 16 ビット MCU システムをオンチップでリリース”. ビジネスワイヤー2011年1月6日。2018-05-02 のオリジナルからアーカイブ2018-05-01に取得
  16. ^ デイブ・コールソン (2011-10-12)。「センサーレス BLDC アプリケーションにおける自律的なペリフェラル相互運用の必要性」。コンバージェンスプロモーション合同会社 WP002003-0111。2018-05-01 のオリジナルからアーカイブ2018-05-01に取得[3][4]
  17. ^ エラヒ、ジュナイド; ラステン、ジョア・オライ。オルセン、ラッセ。サンデル、ラース (2011-12-12)。「プログラマブル ペリフェラル インターコネクト」。ノルディック・セミコンダクターASA米国特許US9087051B2 2018年4月29日に取得
  18. ^ バウアー、ピーター; シェーファー、ピーター。ジザラ、ステファン (2012-01-23)。「1 つのマイクロコントローラー プラットフォーム。無数のソリューション。XMC4000」(PDF) (プレゼンテーション)。国際記者会見、アム・カンペオン、ミュンヘン、ドイツ:インフィニオン2018-05-10 にオリジナルからアーカイブ(PDF)されました2018年5月10日に取得
  19. ^ マナー、デビッド (2012-10-03)。「Si Labs の最低電力 32 ビット MCU」。エレクトロニクスウィークリー2018-05-02 のオリジナルからアーカイブ2018-05-01に取得
  20. ^ シリコン研究所「低電力テクノロジー: マイクロコントローラー周辺機器が超低電力の限界を押し上げる」。2018-05-01 のオリジナルからアーカイブ2018-05-01に取得[5]
  21. ^ クラグネス、エスペン; アイランド、アンドレアス (2012)。「パワーベンチマークの再定義」(PDF) (ホワイトペーパー)。アトメル2018-05-01 のオリジナルからアーカイブ(PDF)されました2018-05-01に取得
  22. ^ 「Freescale のエネルギー効率の高いソリューション: Kinetis L シリーズ MCU」(PDF) (ホワイト ペーパー)。フリースケール2012. 2018-05-03 のオリジナルからアーカイブ(PDF) 2018-05-03に取得
  23. ^ リーメンシュナイダー、フランク[ドイツ語] (2013-06-18). 「マイクロコントローラー: Neue Cortex-M0+-Familie von Atmel」 (ドイツ語)。elektroniknet.de。2018-04-30 のオリジナルからアーカイブ2018年4月29日に取得
  24. ^ “Atmel のペリフェラル イベント システムを詳しく見る”. 2018-05-01 のオリジナルからアーカイブ2018-05-01に取得
  25. ^ リッチ、クイネル (2015-07-28)。「自律型ペリフェラルによる 8 ビットの反撃」。米国サンタクララ: EETimes2018-04-30 のオリジナルからアーカイブ2018年4月30日に取得
  26. ^ ブッシュ、スティーブ (2016-10-31). 「PIC18F MCU 用の自律型ペリフェラル」。エレクトロニクスウィークリー2018-04-30 のオリジナルからアーカイブ2018年4月29日に取得
  27. ^ アイリス、ストロー (2016-11-10)。「Microchip Technology: 8-Bit-Offensive: AVR」 (ドイツ語)。elektroniknet.de。2018-04-30 のオリジナルからアーカイブ2018年4月29日に取得
  28. ^ ディ・ジャシオ、ルシオ (2015-05-05)。「組み込み制御で発明すべきものは何も残っていない、パート 1」。2018-05-01 のオリジナルからアーカイブ2018-05-01に取得
  29. ^ ディ・ジャシオ、ルシオ (2015-05-12)。「組み込み制御で発明すべきものは何も残っていない、パート 2」。2018-05-01 のオリジナルからアーカイブ2018-05-01に取得
  30. ^ 「ST M32F405/7xx、STM32F415/7xx、STM32F42xxx、STM32F43xxx、STM32F446xx および STM32F469/479xx のペリフェラル相互接続」(PDF) (アプリケーション ノート)。STマイクロエレクトロニクスAN4640。2018-05-01 のオリジナルからアーカイブ(PDF)されました2018-05-01に取得