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www designelektronik de DESIGN&ELEKTRONIK 11 2020 33 kann dann die Daten so verarbeiten wie sie von der Anwendung benötigt werden während der DMA zusätzliche ADC-Daten in den SRAM überträgt Sobald die Verarbeitung der gespeicherten ADC-Daten abgeschlossen ist kann das Ergebnis entweder an die serielle Schnittstelle gesendet werden um an den IIoT-Endpunkt-Mikrocontroller übertragen zu werden oder wenn mehrere Datenproben übertragen werden müssen kann der DMA-Controller die Daten gebündelt an die serielle Schnittstelle übertragen Auf diese Weise kann ein effizientes Datenerfassungssystem einen Satz ADC-Daten abtasten und per DMA einen Satz ADCDaten ans SRAM übertragen einen zweiten Satz ADC-Daten verarbeiten und per DMA einen dritten Satz ADC-Daten an die serielle Schnittstelle übertragen alles gleichzeitig Die analogen Eingangssignale kann ein Verstärker mit programmierbarer Verstärkung PGA Programmable Gain Amplifier in Zweierpotenzen um die Faktoren 2 4 8 16 32 64 oder 128 verstärkt werden Dadurch lassen sich sehr kleine Spannungen für eine genauere ADC-Abtastung anpassen Zu den zusätzlichen Merkmalen gehören eine 16-Bit-Sechskanal-Pulsbreitenmodulation PWM 19 GPIOs zwei 16-bit-Universal-Timer ein 32-bit-Wakeup-Watchdog-Timer und ein externes Interrupt-System Es ist jedoch wichtig dass die Anwendungs-Firmware auf die Unterstützung ihres Hauptzwecks der ADCErfassung und Datenverarbeitung ausgerichtet bleibt Wenn der ADuCM360 zusätzliche Funktionen ausführen soll die nicht mit seinem Hauptzweck der analogen Datenerfassung in Zusammenhang stehen kann dies leicht zu einem Feature-Creeping führen das diesen Zweck behindert und gleichzeitig Firmware-Updates erschwert ■ Extrem niedrige Energieaufnahme Trotz der leistungsstarken analogen Features des ADuCM360 benötigt er nur sehr wenig Energie Im normalen Betriebsmodus zieht der Cortex-M3-Kern nur 290 µA MHz Mit einem Systemtakt von 0 5 MHz wobei beide ADCs Abtastwerte aufnehmen alle Timer laufen und die PGA-Verstärkung 4 beträgt nimmt der Mikrocontroller beim Zugriff über die SPI-Schnittstelle nur 1 mA auf Dies geschieht bei ausgeschalteten Eingangspuffern da der Pufferspannungsspeicher zur Leistungsaufnahme beiträgt Im Hibernate-Modus in dem nur der Wakeup-Timer läuft zieht der Mikrocontroller lediglich 4 µA Damit ist der ADuCM361 für batteriebetriebene IIoTEndpunkte geeignet Für weniger komplexe Anwendungen die nicht die Geschwindigkeit von zwei ADCs erfordern bietet Analog Devices den ADuCM361BCPZ128-R7 an der mit dem ADuCM360 identisch ist außer dass er nur einen Sigma-Delta-ADC mit 24 bit besitzt Bild 2 In Anwendungen die nicht die hohe Leistung von zwei gleichzeitig laufenden 24-bit-ADCs erfordern senkt der ADuCM361 die Systemkosten und die Leistungsaufnahme Der einzelne ADC ist außerdem an einen Eingangsmultiplexer angeschlossen der insgesamt elf einkanalige oder sechs differenzielle Eingänge unterstützt Er kann sich auch mit dem 12-bit-DAC der internen Bandgap-Referenz und dem Temperatursensor selbst kalibrieren Der ADuCM361 ist pinkompatibel mit dem ADuCM360 sodass kann ein einziges Leiterplattenlayout für beide Produkte Bild 3 Mit dem Evaluierungskit EVAL-ADuCM360QSPZ von Analog Devices können Anwender die analogen Mikrocontroller ADuCM360 und ADuCM361 ausprobieren Das Kit kann direkt an externe analoge Sensoren angeschlossen und über eine USBVerbindung verwaltet werden ausreicht Dies kann die Produktentwicklung und die Stückliste vereinfachen da ein Hersteller von IIoT-Endpunkten eine Leiterplatte für zwei oder mehr Produkte verwenden kann ■ Entwicklung eines Datenerfassungssystems Für die Produktentwicklung stellt Analog Devices das Evaluierungskit EVAL-ADuCM-360QSP zur Verfügung Bild 3 Das Evaluation-Board kann an analoge Sensoren oder externe Spannungsquellen für die Firmware-Entwicklung der analogen Mikrocontroller ADuCM360 und ADuCM361 angeschlossen werden Der Zugriff auf das Evaluationskit erfolgt von einem Host-Computer unter Windows über einen USB-Port Dadurch kann der On-Board-ADuCM360 zu Testund Debugging-Zwecken mit Zielfirmware programmiert werden Beim EVAL-ADuCM-360QSPZ sind alle Pins des ADuCM360 auf der Platine verfügbar einschließlich der seriellen I Osodass die Eval-Platine über I2 C SPI oder UART mit einem HostMikrocontroller für Echtzeit-Debugging verbunden werden kann Der WindowsHost-Computer kann die ADC-Daten protokollieren und auch die Genauigkeit der Selbstkalibrierungsroutinen debuggen Viele IIoT-Endpunkte die für analoge High-End-Anwendungen wie die Prozesssteuerung verwendet werden müssen bei analogen Sensordaten die mit ADCs erfasst wurden mehr Edge-Datenverarbeitung durchführen Die Menge der ADC-Daten und die Komplexität der Edge-Verarbeitung können den Hauptmikrocontroller des IIoT-Endpunkts überfordern Der Hauptmikrocontroller kann stattdessen über eine serielle Schnittstelle mit einem analogen Mikrocontroller verbunden werden der ein eigenständiges Datenerfassungssystem darstellt Dadurch wird die Leistung des Endpunkts erhöht und der Netzwerkverkehr reduziert was zu einem effizienteren IIoT-Netzwerk führt jk