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Renesas Technology Europe a annoncé aujourd’hui la série SH7216 microcontrôleurs 32 bits avec flash embarquée, de nouveaux composants qui viennent agrandir la famille, couronnée de succès, SuperH® RISC 32 bits. Le marché ciblé par le SH7216 couvre les applications industrielles comme les servomoteurs AC, les équipements d’automatisation d’usine, d’automatisation de bâtiment, les systèmes d’air conditionné ou de réseau d’usage général. La famille SH7216 comprend 72 composants comprenant différentes versions de capacité mémoire embarquée, différents boîtiers, avec ou sans unité de traitement en virgule flottante (FPU : floating point processing unit) et/ou fonction Ethernet. Le microcontrôleur affiche une fréquence de fonctionnement de 200 MHz ; ce qui en fait le microcontrôleur avec flash embarquée le plus rapide de l’industrie. Il comprend également de nombreux périphériques et interfaces de communications.

Les caractéristiques principales de cette famille sont résumées ci-dessous.

La performance en contrôle temps réel est améliorée avec le microcontrôleur flash le plus rapide de l’industrie

Le SH7216 fonctionne avec un cœur superscalaire 32 bits SH-2A. Certaines versions comprennent également une unité de traitement en virgule flottante, simple et double précision, qui affiche 400 MFLOPS. Comme le cœur superscalaire peut exécuter deux instructions simultanément, le microcontrôleur atteint une performance allant jusqu’à 400 DMIPS.

La famille SuperH comptabilise déjà un certain nombre de records industriels. Premièrement, il possède le meilleur rapport MIPS par mm3, ce qui en fait le microcontrôleur le plus rapide dans le plus petit boîtier. Deuxièmement, le microcontrôleur avec 3,75 Mo de flash est actuellement le composant disponible ayant la plus grande capacité de flash embarquée. Troisièmement, le nouveau SH7216 offre à 200 MHz la performance la plus rapide du marché.

Le microcontrôleur bénéficie pour sa flash embarquée de la technologie améliorée ultra-rapide MONOS (Metal Oxide Nitride Oxide Silicon). Cela lui permet un fonctionnement pleinement déterministe, sans temps d’attente, et avec un temps d’accès de 10 ns. L’horloge CPU fonctionne à 200 MHz et n’est pas retardée par l’accès à la flash ; il en résulte une performance excellente sans temps d’attente ni d’échecs de cache.

La réactivité du système est améliorée par un temps de réponse rapide aux interruptions.

Les registres CPU du cœur sont maintenant organisés en « bancs » (banks), avec les 16 registres qui sont dupliqués 15 fois. Avec cette technique, une sous-routine peut utiliser un second jeu de registres laissant le jeu courant prêt à servir dès le retour de la sous-routine. Ceci signifie que les registres n’ont pas besoin d’être rangés puis extraits d’une pile, rendant plus rapide le retour d’une sous-routine. Résultat : le temps de réponse à une requête d’interruption (IRQ : interrupt request) est aussi rapide qu’une simple instruction de branchement. A 200 MHz, ceci correspond à 30 ns. Pour les onduleurs et les systèmes de contrôle temps réel, l’alliance d’un cœur rapide et d’un faible temps de réaction signifie que le SH7216 fournit un niveau de performance et de précision qui pouvait être précédemment atteint seulement par un ASIC ou un coprocesseur dédié/DSP.

Un important jeu de périphériques et de fonctions de communications

En plus des fonctions typiques de communication série, ce microcontrôleur possède aussi un jeu varié d’interfaces telles qu’Ethernet, CAN et USB 2.0. Ces caractéristiques évitent de faire appel à des contrôleurs de communication externes dans le cas d’applications comme l’équipement d’automatisation de bureaux et autres types d’applications de communication industrielles. Elles permettent également au SH7216 de répondre à des applications nécessitant de la connectivité d’usage général.

Fonctions optimales pour l’équipement industriel

Le SH7216 comprend également deux unités timer avancées de contrôle moteur (MTU2 et MTU2S) qui peuvent contrôler deux moteurs simultanément et peuvent assurer le contrôle multi-axial de servomoteur avec une haute précision. Sont également présents deux convertisseurs A/N 12 bits qui peuvent effectuer des conversions en seulement 1 µs. Cette combinaison de timers et de convertisseurs A/N rend le SH7216 particulièrement bien adapté au contrôle de moteurs BLAC / BLDC en utilisant les techniques de contrôle les plus avancées.

De plus, ce microcontrôleur propose une vaste panoplie d’autres fonctions périphériques comme de la flash de données pour le stockage non-volatil des données, un contrôleur de transfert de données et un DMAC pour alléger la charge du CPU. La mémoire flash de données comprend une fonctionnalité d’opération en arrière-plan (BGO : Background operation) qui autorise l’écriture de données simultanément à l’exécution du programme. Ainsi, le CPU n’est pas retardé par cette opération, le rendant idéal pour la sauvegarde des données tout en faisant l’économie d’une EEPROM externe.

Les caractéristiques de la famille SH7216

La famille SH7216 a adopté la SH2A-FPU qui ajoute une fonction FPU au cœur CPU SH-2A. Cette fonction FPU effectue des opérations en virgule flottante en double précision à une vitesse pouvant être dix fois plus rapide que celle des produits précédents. Cette nouvelle famille propose également jusqu’à 1 Mo de mémoire flash haute vitesse pour le stockage des programmes ; ceux-ci devenant toujours plus importants en taille du fait de l’augmentation du nombre de fonctionnalités requises. Cette nouvelle famille propose également jusqu’à 128 Ko de RAM embarquée, évitant de faire appel à une SRAM ou une SDRAM externe. Cela va dans le sens de la miniaturisation et de la baisse des coûts des applications.

Dans ces applications, les fonctions de communications à haute vitesse sont devenues indispensables, de même que l’accroissement des performances. Aujourd’hui, un équipement industriel doit pouvoir supporter de multiples protocoles de communication haute vitesse et les anciennes interfaces de communications sont devenues insuffisantes en termes aussi bien de fonctionnalité que de bande passante. De la même façon que Renesas fournit une série d’interfaces de communication haute vitesse, telles qu’Ethernet et USB, destinées à être utilisées dans des produits ASSP, Renesas intègre ces interfaces directement dans la puce du SH7216. Ces microcontrôleurs intègrent également un contrôleur CAN répondant à une vaste gamme de protocoles de communication industriels. L’interface Ethernet comprend un contrôleur d’accès média (MAC*3 : media access controller) qui est conforme au standard IEEE 802.3*4 et permet la connexion à Ethernet 10 ou 100 Mbits/s.

Ces composants sont disponibles dans les boîtiers suivants : LQFP 176 broches (24 x 24 mm), LQFP 176 broches (20 x 20 mm) et BGA 176 broches (13 x 13 mm).

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