Renesas SuperH-Familie für Motorsteuerungs-Anwendungen

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Renesas Technology Europe präsentiert mit dem SH7286 das jüngste Mitglied seiner SuperH-Produktpalette. Der Baustein ist das erste SuperH-Produkt mit bis zu 1MB schnellem, integriertem MONOS-(Metal Oxide Nitride Oxide Silicon)-Flash-Speicher, das laut Hersteller speziell für High-End Antriebe, AC-Servos und die Umrichtertechnik entwickelt wurde.

 

Der SH7286 Baustein bietet eine MTU2 Timer-Einheit mit sechs aus 16-Bit Timern bestehenden Kanälen, Unterstützung für bis zu 16 Input Capture/Output Compare Funktionen und Dreiphasen-PWM Fähigkeit für Elektromotoren. Eine Quadratur-Encoder-Rückkopplungsfunktion eröffnet zusätzliche Features für die Motorsteuerung. Dazu kommt ein spezieller Kanal, der Totzeiten in der Leistungsstufe messen kann. Dieser ermöglicht sowohl kürzestmögliche Totzeiten für maximalen Wirkungsgrad als auch einen sicheren, nicht-destruktiven Betrieb der Leistungsstufe. Die MTU2-Einheit enthält mit seinen Port Output Enable (POE) Pins noch weitere Sicherheitsfunktionen, die eine schnellere und deterministischere Antwortzeit bieten und damit eine sichere Schnellabschaltung des Motors gewährleisten. Ebenfalls bietet der Baustein ein MTU2S Peripherieelement, das ein Subset des MTU2 ist. Dies bedeutet, dass der SH7286 zwei vektorgesteuerte Industrie-Umrichter gleichzeitig ansteuern kann.

 

Das IC enthält drei A/D-Wandler mit je vier Kanälen, 12 Bit Auflösung und einer Konversionszeit von 1,0µs. Jeder A/D-Wandler lässt sich durch den MTU2 triggern, wobei sich eine zusätzliche Delay-Zeit für die Unterstützung von Algorithmen, zum Beispiel zur Ansteuerung von Single-Shunt Motorantrieben, definieren lässt.

 

Der SH7286 enthält ausserdem ein CAN-Modul, ein USB 2.0 Modul, fünf SCI-Kanäle, einen SSU-Kanal (Synchronous Serial communication Unit) sowie einen IIC-Kanal.

 

Der Baustein arbeitet mit dem SH-2A Core. Dieser Core, eine erweiterte Version des SH-2 Cores von Renesas, besitzt eine superskalare Architektur und enthält zwei Ausführungseinheiten in der Pipeline, wodurch sich zwei Befehle parallel zueinander ausführen lassen und der Code doppelt so schnell ausgeführt werden kann wie der CPU-Takt. Zusätzlich verhindert die Harvard-basierte Architektur Buskonflikte zwischen den Befehlsaufrufen und dem Daten-Zugriff. Der SH-2A enthält weiterhin eine optionale Floating Point Unit (FPU), und obwohl diese nicht im SH7286 spezifiziert ist, bietet sie einen Upgrade-Pfad für Codes, die schnellere DSP-Funktionen benötigen.

 

Die CPU-Register im Core sind im SH7286 in "Bänken" angeordnet, wobei die 19 Register 15-fach gespiegelt werden. Mit dieser Technik kann eine Interrupt-Subroutine einen zweiten Satz von Registern nutzen und die aktuellen Register für die Rückkehr aus der Interrupt-Subroutine einsatzbereit halten. Dies bedeutet, dass die Register nicht im Stack gespeichert und wieder zurück geschrieben werden müssen, was eine schnellere Rückkehr aus der Interrupt-Subroutine ermöglicht. Als Ergebnis ist die Antwortzeit auf eine Interrupt-Anfrage (IRQ) so schnell wie ein einfacher Verzweigungsbefehl: sechs Zyklen.

 

Ergänzend enthält der Baustein einen Watchdog-Timer, zwei Compare-Match Timerkanäle sowie 32KB oder 24KB RAM. Der SH7286 ist in zwei Gehäusevarianten mit 176 Pins erhältlich (entweder 24 x 24 mm mit 0,5 mm Pitch oder 20 x 20 mm mit 0,4 mm Pitch) und arbeitet mit einer Betriebsspannung von 3,0V bis 5,5V.

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