MCU 핀 수 줄이기: 아날로그 작업을 GreenPAK으로 오프로드하세요
At a Glance
아날로그 모니터링, GPIO 로직, 타이밍, 저수준 처리를 GreenPAK 장치에 오프로드하여 MCU 핀 수와 시스템 비용을 줄이세요.
설계자들이 단일 프로세서 하나로 모든 것을 처리하려 하는 경우는 매우 흔하며, 이는 마이크로컨트롤러에서 특히 더 두드러집니다. 오늘날의 마이크로컨트롤러는 다양한 인터페이스와 기능을 포함하고 있으며, 이들 중 상당수는 주요 고객과의 협업이나 특정 애플리케이션 지원을 위해 개발되었습니다. 그 결과 많은 인기 마이크로컨트롤러는 불필요할 정도로 많은 핀 수를 갖게 되었고, 이러한 부품은 그 많은 핀을 수용하기 위해 물리적으로도 상당히 커지는 경향이 있습니다.
혼합 신호 시스템에 마이크로컨트롤러를 사용하고 있고 아날로그 핀까지 활용하고 있다면, 그 아날로그 처리를 모두 혼합 신호 프로세서로 오프로드하는 것을 고려해 보십시오. 이러한 부품은 필요한 마이크로컨트롤러의 크기를 줄여 전체 BOM 비용 절감에 도움을 줄 수 있습니다.
어떤 MCU 핀을 없앨 수 있을까요?
가장 먼저 검토할 대상은 MCU가 직접 처리할 필요가 없는 비교적 단순한 아날로그 또는 로직 기능을 지원하는 핀입니다. GreenPAK는 외부 회로와 MCU 사이에 위치하여 필요한 신호 컨디셔닝이나 의사결정을 수행하고, 그 결과를 더 적은 수의 디지털 신호로 프로세서에 전달할 수 있습니다. 이를 통해 전용 아날로그 입력을 없애고 유지 관리성 기능에 소모되는 GPIO 수를 줄일 수 있습니다.
일반적인 대상은 다음과 같습니다:
- 임계값 감지에 사용되는 아날로그 비교기 입력
- 스위치, 버튼 또는 개별 상태 신호에 사용되는 GPIO 입력
- 인에이블, 리셋 또는 단순 제어 신호에 사용되는 GPIO 출력
- 여러 외부 조건에서 생성되는 인터럽트 입력
- 반복적인 타이밍 또는 제어 기능에 사용되는 PWM 출력
- 리셋 및 감시 신호
- 펄스, 주파수 또는 에지 검출 입력
- 단순한 시퀀싱 및 인터록 신호
비교기 기능은 특히 유용한 대상입니다. MCU가 아날로그 전압이 특정 임계값보다 높은지 낮은지 판단하기 위해 단순히 샘플링만 하고 있다면, 그 결정은 외부에서 수행할 수 있습니다. 그런 다음 GreenPAK가 디지털 상태 또는 인터럽트를 제공하면, 애플리케이션에 실제로 필요한 인터페이스와 처리 리소스를 기준으로 MCU를 선택할 수 있게 됩니다.
GPIO 통합도 비슷한 결과를 낼 수 있습니다. 여러 상태 또는 제어 신호는 MCU에 도달하기 전에 구성 가능한 로직, 타이머, 카운터 및 상태 요소를 통해 결합될 수 있습니다. 모든 이벤트에 개별 프로세서 핀을 할당하는 대신, GreenPAK가 이러한 이벤트를 판별하고 펌웨어의 주의가 필요한 조건만 보고할 수 있습니다.
핀 감소 폭은 애플리케이션에 따라 달라지지만, 아키텍처 목표는 명확합니다. 반복적인 아날로그 모니터링과 결정론적 제어는, 그러한 기능을 소형 혼합 신호 디바이스로 구현할 수 있다면 더 큰 MCU 패키지를 사용하게 만드는 이유가 되어서는 안 됩니다.
저수준 신호 처리를 MCU 밖으로 옮기기
핀 감소는 이점의 일부에 불과합니다. 많은 혼합 신호 시스템은 펌웨어가 필요하지 않은 반복적인 처리까지 MCU에 부담시키고 있습니다. 임계값 판별, 스위치 디바운싱, 펄스 카운팅, 지연 생성, 에지 검출, 단순 상태 전이는 구성 가능한 하드웨어 블록으로 구현되어 프로세서와 독립적으로 실행될 수 있습니다.
임계값 검출기는 좋은 예입니다. 아날로그 비교기는 센서가 정의된 레벨을 넘는 시점을 감지할 수 있고, 타이머는 그 조건이 지정된 시간 동안 유지되도록 요구할 수 있습니다. 그 다음 로직이 MCU를 위한 단일 인터럽트를 생성할 수 있습니다. 이렇게 하면 연속적인 ADC 샘플링, 소프트웨어 비교 및 타이밍 코드를 펌웨어에 필요한 이벤트만 생성하는 하드웨어 기능으로 대체할 수 있습니다.
유사한 하드웨어는 버튼 디바운싱, 펄스 폭 판별, 주파수 또는 이벤트 카운팅, 지연 인에이블, 리셋 타이밍 및 전원 시퀀싱도 처리할 수 있습니다. LUT와 상태 요소는 여러 디지털 조건을 인터록 또는 단순 제어 상태로 결합하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이러한 기능은 결정론적이며, 일반적으로 펌웨어 루프로 구현해도 큰 이점이 없습니다.
이러한 기능을 MCU 밖으로 이동하면 시스템 수준에서 부품 선택 방식이 달라집니다. 프로세서는 더 이상 모든 저수준 인터페이스를 직접 수용하기 위해 충분한 ADC 채널, 타이머 리소스 또는 GPIO를 갖출 필요가 없습니다. 그 결과 더 작은 MCU가 통신, 상위 수준 제어 및 애플리케이션 코드를 처리하고, GreenPAK는 해당 신호를 생성하는 회로 가까이에서 로컬 혼합 신호 기능을 담당할 수 있습니다.
GreenPAK로 MCU 리소스 요구사항 줄이기
GreenPAK는 그렇지 않았다면 MCU 핀과 주변장치 리소스를 소모했을 많은 저수준 기능을 흡수할 수 있습니다. 비교기 판단, 리셋 생성, 스위치 디바운싱, 펄스 검출, 타이밍, 시퀀싱 및 단순 로직은 신호가 프로세서에 도달하기 전에 처리될 수 있습니다. 그러면 MCU는 시스템의 모든 원시 신호 대신, 판별이 완료된 더 적은 수의 디지털 입력만 받게 됩니다.
이는 MCU 선택에 직접적인 영향을 줄 수 있습니다. 원래 여러 ADC 입력, 타이머 채널, 인터럽트 핀 및 GPIO가 필요했던 설계도, 이러한 기능을 통합하면 더 작은 프로세서를 사용할 수 있게 될 수 있습니다. GreenPAK는 또한 지속적인 펌웨어 폴링 없이도 이벤트를 판별하고, 조건을 결합하며, 시간 지정 출력도 생성할 수 있습니다.
Go Configure 도구는 이러한 아날로그, 타이밍 및 로직 기능의 구성을 지원합니다. 엔지니어는 비교기, LUT, 카운터, 타이머, 플립플롭 및 GPIO 리소스를 필요한 신호 흐름으로 연결하고, 임계값과 타이밍 동작을 정의하며, 결과 로직을 시뮬레이션하고, 선택한 GreenPAK 디바이스에 해당 구성을 프로그래밍할 수 있습니다.
자세히 알아보려면 GreenPAK 구성요소와 참조 예제를 살펴보십시오.
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