Reduzca la cantidad de pines de su MCU: descargue las tareas analógicas en GreenPAK

Es muy común que los diseñadores intenten hacerlo todo con un solo procesador, y esto es especialmente cierto en el caso de los microcontroladores. Los microcontroladores actuales incluyen una amplia variedad de interfaces y funciones, a menudo desarrolladas en coordinación con grandes clientes o para dar soporte a aplicaciones específicas. Esto hace que el número de pines de muchos microcontroladores populares sea innecesariamente alto, y estos componentes tienden a ser físicamente bastante grandes para poder alojar esa cantidad de pines.

Si su microcontrolador se utiliza en un sistema de señal mixta y está usando sus pines analógicos, considere descargar todo ese procesamiento analógico en un procesador de señal mixta. Estos componentes pueden ayudar a reducir el costo total de la BOM al disminuir el tamaño requerido del microcontrolador.

¿Qué pines del MCU puede eliminar?

Los primeros candidatos son los pines que soportan funciones analógicas o lógicas relativamente simples que no requieren procesamiento directo por parte del MCU. Un GreenPAK puede situarse entre la circuitería externa y el MCU, realizar el acondicionamiento de señal o la toma de decisiones necesaria, y presentar al procesador un número menor de resultados digitales. Esto puede eliminar entradas analógicas dedicadas y reducir la cantidad de GPIO consumidos por funciones auxiliares.

Los candidatos típicos incluyen:

• Entradas de comparador analógico usadas para detección de umbral  
• Entradas GPIO usadas para interruptores, pulsadores o señales discretas de estado  
• Salidas GPIO usadas para habilitaciones, reinicios o señales de control simples  
• Entradas de interrupción generadas a partir de múltiples condiciones externas  
• Salidas PWM usadas para funciones repetitivas de temporización o control  
• Señales de reinicio y supervisión  
• Entradas de pulsos, frecuencia o detección de flancos  
• Secuenciación simple y señales de enclavamiento

Las funciones de comparador son objetivos especialmente útiles. Si el MCU solo está muestreando una tensión analógica para determinar si está por encima o por debajo de un umbral, esa decisión puede tomarse externamente. GreenPAK puede entonces proporcionar un estado digital o una interrupción, permitiendo que la selección del MCU se base en las interfaces y los recursos de procesamiento que la aplicación realmente requiere.

La consolidación de GPIO puede producir un resultado similar. Varias señales de estado o de control pueden combinarse mediante lógica configurable, temporizadores, contadores y elementos de estado antes de llegar al MCU. En lugar de asignar pines individuales del procesador a cada evento, GreenPAK puede validar esos eventos e informar solo las condiciones que requieren la atención del firmware.

La cantidad de reducción de pines depende de la aplicación, pero el objetivo arquitectónico es claro. La supervisión analógica repetitiva y el control determinista no deberían obligar al uso de un encapsulado de MCU más grande cuando esas funciones pueden implementarse en un pequeño dispositivo de señal mixta.

Traslade el procesamiento de señales de bajo nivel fuera del MCU

La reducción de pines es solo una parte del beneficio. Muchos sistemas de señal mixta también cargan al MCU con procesamiento repetitivo que no necesita firmware. La validación de umbrales, el antirrebote de interruptores, el conteo de pulsos, la generación de retardos, la detección de flancos y las transiciones simples de estado pueden implementarse con bloques de hardware configurables y ejecutarse de forma independiente del procesador.

Un detector de umbral es un buen ejemplo. Un comparador analógico puede detectar cuándo un sensor cruza un nivel definido, mientras que un temporizador puede exigir que la condición permanezca válida durante un período especificado. Después, la lógica puede generar una única interrupción para el MCU. Esto sustituye el muestreo continuo del ADC, las comparaciones por software y el código de temporización por una función de hardware que produce solo el evento que el firmware necesita.

Un hardware similar puede encargarse del antirrebote de botones, la validación del ancho de pulso, el conteo de frecuencia o de eventos, las habilitaciones retardadas, la temporización de reinicio y la secuenciación de alimentación. Las LUT y los elementos de estado también pueden combinar varias condiciones digitales en enclavamientos o estados de control simples. Estas funciones son deterministas y, por lo general, no se benefician de implementarse como bucles de firmware.

Trasladar estas funciones fuera del MCU cambia la selección de componentes a nivel de sistema. El procesador ya no necesita suficientes canales ADC, recursos de temporización o GPIO para acomodar directamente cada interfaz de bajo nivel. Un MCU más pequeño puede entonces encargarse de las comunicaciones, el control de nivel superior y el código de la aplicación, mientras que GreenPAK gestiona las funciones locales de señal mixta cerca de la circuitería que las genera.

Use GreenPAK para reducir los requisitos de recursos del MCU

GreenPAK puede absorber muchas funciones de bajo nivel que, de otro modo, consumirían pines del MCU y recursos periféricos. Las decisiones de comparador, la generación de reinicio, el antirrebote de interruptores, la detección de pulsos, la temporización, la secuenciación y la lógica simple pueden gestionarse antes de que las señales lleguen al procesador. El MCU recibe entonces un número menor de entradas digitales validadas en lugar de cada señal en bruto del sistema.

Esto puede afectar directamente la selección del MCU. Un diseño que originalmente requería varias entradas ADC, canales de temporizador, pines de interrupción y GPIO puede ser capaz de usar un procesador más pequeño una vez que esas funciones se consolidan. GreenPAK también puede validar eventos, combinar condiciones y generar salidas temporizadas sin sondeo continuo por parte del firmware.

Las herramientas  Go Configure permiten configurar estas funciones analógicas, de temporización y lógicas. Los ingenieros pueden conectar comparadores, LUT, contadores, temporizadores, biestables y recursos GPIO en el flujo de señal requerido, definir umbrales y comportamientos de temporización, simular la lógica resultante y programar la configuración en el dispositivo GreenPAK seleccionado.

Para obtener más información, eche un vistazo a los componentes GreenPAK y a los ejemplos de referencia.

• Obtenga más información sobre los componentes GreenPAK
• Vea dispositivos y soluciones AnalogPAK

Tanto si necesita desarrollar electrónica de potencia confiable como sistemas digitales avanzados, use el conjunto completo de funciones de diseño de PCB y las herramientas CAD de primer nivel que ofrece Altium para implementar sus soluciones GreenPAK. Altium proporciona la principal plataforma de desarrollo de productos electrónicos del mundo, completa con las mejores herramientas de diseño de PCB de la industria y funciones de colaboración multidisciplinaria para equipos de diseño avanzados. ¡Contacte hoy mismo con un experto de Altium!