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在數(shù)字信號控制領域，單核似乎越來越難以滿足客戶設計的需求，尤其是對于那些集成來自多個團隊的軟件，其中一個團隊專注于時間關鍵型控制代碼，其他團隊則專注于開發(fā)其他應用的情況。單核數(shù)字信號處理器難以應付兩個團隊的整合需求，多核似乎是一個不錯的解決方案，有些數(shù)字信號控制器（DSC）設計團隊多年前就開始探索多核異構解決方案，Microchip?最近帶來了一款全新數(shù)字信號控制器 dsPIC33CH，該控制器采用單芯片、雙 dsPIC DSC 內核配置，這將為設計高端嵌入式控制應用的開發(fā)者帶來諸多便利。
Microchip 的 MCU16 業(yè)務部副總裁 Joe Thomsen 介紹，“dsPIC33CH 的兩個內核一個是主核，一個是副核。副核用于執(zhí)行時間關鍵型專用控制代碼，主核負責運行用戶接口、系統(tǒng)監(jiān)控和通信功能，專為終端應用量身定做。dsPIC33CH 還進行了特別設計，從而允許不同的設計團隊分別為每個內核單獨開發(fā)代碼，并將兩個內核無縫集成到一個芯片中。我們打造了這款雙核產品來簡化軟件集成并優(yōu)化需要大量數(shù)學運算的應用性能?！?/p>
dsPIC33CH128MP508 高級框圖
以工業(yè)用風扇為例，傳統(tǒng)架構需要三顆芯片分別控制風扇、壓縮機和功率因數(shù)校正，而使用 dsPIC33CH 系列控制器，主內核負責功率因數(shù)校正，從內核負責風扇和壓縮機控制，一個芯片可以實現(xiàn)三項功能控制，從而節(jié)約了物料和設計成本。
左：Microchip 的 MCU16 業(yè)務部副總裁 Joe Thomsen；
右：Microchip MCU32 產品部副總裁 Rod Drake
主從內核獨立設計，無縫集成
數(shù)字電源、電機控制和高性能嵌入式是是工業(yè)控制的三類重要應用，因此 dsPIC33CH 系列針對這三類應用進行了優(yōu)化，這包括無線電源、服務器電源、無人機和汽車傳感器。Joe Thomsen 解釋，“以數(shù)字電源中為例，其中從內核負責管理需要大量數(shù)學運算的算法，而主內核獨立管理 PMBus 協(xié)議棧，并提供系統(tǒng)監(jiān)控功能，從而提高整體系統(tǒng)性能和響應能力。在一款器件中將全部工作負載分配到兩個 DSC 內核中通過提高切換頻率可以實現(xiàn)更高的功率密度，縮小組件大小。dsPIC33CH 系列專為實時更新系統(tǒng)而設計，這對于必須在零停機時間下進行固件更新的電源尤為重要?！?/p>
如圖上圖所示，主內核配有更多的通信外設，從內核配有更多模擬外設和 PWM。雙核的配合也大大提高了 CPU 性能的價值，針對數(shù)字電源應用，較高的開關頻率可以實現(xiàn)較高的功率密度；自適應算法可以在各種不同的負載條件下提高效率，非線性和預測性算法改善了對瞬態(tài)條件的動態(tài)響應；針對電機控制，通過一臺 DSC 控制多臺電機，降低了成本，滿足某些應用電機轉速超過 100k RPM 的需求，接近零 RPM 時具有高轉矩；針對高性能嵌入式應用，通過更復雜的實時濾波提升傳感器性能。
sPIC33CH 系列提供前所未有的集成度，雖然封裝只有 5 x 5 mm 大小，卻包含了 CAN-FD 通信等功能。為了降低系統(tǒng)成本和電路板尺寸，每個內核均提供高級外設，包括高速 ADC、具備波形生成功能的 DAC、模擬比較器，模擬可編程增益放大器和高分辨率脈寬調制（PWM）硬件。 雙內核搭配專用外設可以對內核進行編程，使之相互監(jiān)控，從而確保功能安全，促進穩(wěn)健的系統(tǒng)設計。
SAM L10/11：解決物聯(lián)網設備的安全和功耗雙重問題
在推出 dsPIC33CH 系列 DSC 的同時，Microchip 還推出了兩款基于 Arm Cortex-M23 內核的 MCU SAM L10/11，這兩款產品最大的特點就是確保物聯(lián)網產品對高安全性和低功耗的需求。在功耗方面，兩個 MCU 系列均提供業(yè)內最低的功效，同時具備電容式觸摸功能以及一流的耐水性和抗擾性。在進行功耗基準測試時，SAM L10 獲得了 ULPMark 405 分的高分，超過由 EEMBC（嵌入式微處理器基準評測協(xié)會）認證的性能最接近的競品 200%。Microchip 利用享有專利的 picoPower 技術，在工作模式和所有休眠模式下提供行業(yè)領先的低功耗。
安全性能對于物聯(lián)網設備尤為重要，SAM L11 提供適用于 Armv8-M 的 Arm TrustZone，這一可編程環(huán)境可以在認證庫（certified libraries）、IP 和應用代碼之間提供硬件隔離。關于為什么選擇了 Cortex-M23，Microchip MCU32 產品部副總裁 Rod Drake 解釋，“原因就是 Cortex-M23 可以提供 Arm TrustZone，同時我們在 TrustZone 的基礎上加入芯片級的抗干擾、安全啟動和安全密鑰存儲技術實現(xiàn)穩(wěn)健的安全性，結合 TrustZone 技術可以保護客戶應用免受遠程攻擊和物理攻擊。”
由上圖所示，Arm TrustZone 負責左上角的軟件攻擊部分，其余三部分是 Microchip 增加的部分。除了 TrustZone 技術之外，SAM L11 的安全功能還包括支持高級加密標準（AES）、伽羅瓦計數(shù)器模式（GCM）和安全散列算法（SHA）的板載密碼模塊。具備篡改檢測功能的安全啟動和安全密鑰存儲技術建立了硬件信任根。它還提供用于安全固件升級的安全自舉程序。Microchip 與 Trustonic（Microchip 的安全設計合作伙伴計劃成員）共同提供完善的安全解決方案框架，可簡化安全措施的實施，讓客戶能夠更快推出最終產品。Microchip 還與 Secure Thingz 和 Data I/O Corporation 合作，為擁有可靠安全框架的 SAM L11 客戶提供安全配置服務。
市面上針對物聯(lián)網安全的產品數(shù)不勝數(shù)，Microchip 想要脫穎而出還需要有特別的優(yōu)勢，關于這一點，Rod Drake 比較自信，“首先，我們是目前市面上唯一一個內核采用 M23 的廠商；第二，我們有整套加密模塊保證安全性；第三，我們有一整套關于物理侵入方面的解決方案。”
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