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20 DESIGN&ELEKTRONIK 13 2020 www designelektronik de ■ FPUs und hohe Leistung fürs Arduino-Ökosystem Neu im Arduinokompatiblen Bereich ist der ShieldBuddy TC275 Bild 4 das derzeit kleinste erhältliche Aurix-Entwicklungsboard Das Board ist mit dem 32-BitMulticore-Prozessor TC275 von Infineon Technologies ausgestattet und entspricht dem Arduino-Standard Der ShieldBuddy ist ähnlich groß wie der Arduino Mega und der Arduino Due und mit vielen der anwendungsspezifischen Shields kompatibel Der Unterschied besteht in der Nutzung des Prozessors TC275 mit seinen drei unabhängigen 32-Bit-Kernen die jeweils mit 200 MHz arbeiten und eine eigene FPU besitzen Darüber hinaus verfügt der ShieldBuddy über 4 MB Flash-Speicher achtmal soviel wie der Arduino Due und 16-mal das des Arduino Mega sowie 500 KB RAM fünfmal das des Arduino Due und 62-mal das des Arduino Mega Das heißt dann zum Beispiel dass der Kern des Arduino Mega nur etwa sechzehn 8-Bit-Instruktionen pro Mikrosekunde µs verwaltet Zum Vergleich Jeder der Kerne des TC275 hat eine Zykluszeit von 5 Nanosekunden was bedeutet dass jeder Kern typischerweise etwa 150 bis 200 32-BitBefehle µs ausführen kann Da jeder der Prozessorkerne des ShieldBuddy über eine eigene FPU verfügt kann das Board Fließkomma-Berechnungen ohne oder mit nur geringen Leistungseinbußen durchführen Bild 4 Der ShieldBuddy TC275 ist mit dem 32-Bit-Multicore-Prozessor TC275 von Infineon ausgestattet auf einer Platine mit der gleichen Grundfläche wie der Arduino Mega und der Arduino Due wodurch er mit vielen der verfügbaren Application Shields kompatibel ist Halbleiter FPU-Anwendungen ■ Entwickeln mit dem ShieldBuddy Bei der Arbeit mit dem ShieldBuddy möchten professionelle Software-Entwickler möglicherweise eine Eclipse-IDE verwenden während Maker und Hersteller es vorziehen die vertraute Arduino-IDE zu verwenden Beide Optionen werden unterstützt Nutzer von Arduino sind damit vertraut dass jedes »Sketch« Programm zwei Standardfunktionen haben muss setup die einmal ausgeführt wird und loop die immer wieder ausgeführt wird Nutzer können auch eigene Funktionen erstellen Die drei Kerne des ShieldBuddy werden als Kern 0 Kern 1 und Kern 2 bezeichnet Bei der Arduino-IDE lassen sich die meisten vorhandenen Sketches für die Verwendung auf dem ShieldBuddy ohne Änderungen zusammenstellen Standardmäßig werden die setup - und loop -Funktionen zusammen mit allen vom Nutzer erstellten Funktionen so kompiliert dass sie auf Kern 0 laufen Erstellt der Nutzer ein neues Programm kann er den gleichen Effekt erzielen indem er diese Funktionen setup0 und loop0 nennt Er kann auch setup1 - und loop1 -Funktionen erstellen die zusammen mit allen vom Benutzer erstellten Funktionen automatisch kompiliert werden um auf Kern 1 ausgeführt zu werden In ähnlicher Weise werden die setup2 - und loop2 -Funktionen zusammen mit allen Funktionen automatisch kompiliert um auf Kern 2 abzulaufen Standardmäßig läuft jeder Kern unabhängig was bedeutet dass es möglich ist drei getrennte Programme gleichzeitig auf dem ShieldBuddy laufen zu lassen Allerdings können die Kerne auch untereinander kommunizieren indem sie Techniken wie Shared-Memory verwenden Darüber hinaus kann jeder Kern »soft interrupts« in den anderen Kernen auslösen ■ Fazit Das Open-Source-Konzept von Arduino hat sich als sehr erfolgreich erwiesen und die daraus resultierenden Hardwareund Software-Ökosysteme sind so gewachsen dass sie Hunderte von Schutzschilden und Tausende von Bibliotheken und Anwendungen umfassen Während frühe Arduino-Entwicklungsboards wie das Arduino Uno und Arduino Mega etwas eingeschränkt waren sind neuere Implementierungen wie das Arduino Due deutlich leistungsfähiger Trotzdem benötigen viele Anwender mehr Platz für Code Flash mehr Platz für Daten SRAM und mehr Rechenleistung als jedes herkömmliche Arduino bieten kann Mit 4 MB Flash-Speicher 500 KB SRAM und drei unabhängigen 32-Bit-Prozessorkernen die mit 200 MHz laufen und jeweils über eine eigene FPU verfügen hebt der ShieldBuddy das Arduino-Konzept auf eine neue Ebene und macht es für Maker und professionelle Ingenieure gleichermaßen interessant kv