Microcontroladores Texas Instruments TIVA TM4C129x - Embarcados
Microcontroladores Texas Instruments TIVA TM4C129x
Os novos Microcontroladores Texas Instruments TIVA TM4C129x apresentam diversas novidades. Confira aqui neste artigo todas elas!
A família de microcontroladores TM4C129x da Texas Instruments vêm com core ARM CORTEX-M4F e podem operar a até 120 MHz. Veja as principais características desse microcontrolador na figura abaixo.
Nenhum dos microcontroladores encontram-se em produção e no site da Texas apenas os encontramos em estado de preview.
Vários microcontroladores TM4C129x possuem a opção de encapsulamento 212-BGA, não disponível na família anterior, TM4C123x. São oferecidas opções de 512 KB e 1 MB de Flash, opções também não disponíveis no TM4C123x. A quantidade de SRAM oferecida por esse novo componente também supera a dos microcontroladoresTIVA TM4C123x. No Tiva TM4C129x, apenas há a opção de 256 KB de SRAM.
Esse novo microcontrolador traz novidades em sua implementação de Ethernet. Possui duas opções: 10/100 ENET MAC ou 10/100 ENET MAC+PHY, dispensando a utilização de PHYs externos no circuito entre o microcontrolador e o conector ethernet (com trafo interno ou externo). Além disso, dispõe de diagnóstico de linha. Veja o diagrama em blocos da Ethernet.
Na figura abaixo fica claro quais os pinos devemos nos preocupar quando formos fazer um circuito com o novo TIVA.
Caso utilizemos um conector ethernet com trafo interno + proteções (quatro resistores de 75 Ohms e um capacitor de 1000 pF) e Leds, nenhum um outro item é necessário para conectar esse microcontrolador fisicamente à uma rede ethernet. Pode-se utilizar proteçao ESD para atender algumas certificação ou para aumentar a robustez do circuito, mas não é mandatório. Uma sugestão de conector completo como esse sugerido anteriormente é o pulse J3026. Veja na figura abaixo como é o conector por dentro. Mais informações no link.
Uma novidade antes também não disponibilizada no 123 é a opção de ligação de LCD externo direto no microcontrolador. No 129 existe um periférico específico para ligar LCD.
Suporta diversos tipos de LCD:
Baseados em caracter;
LCD com matriz passiva ou matriz ativa;
OLED com matriz passiva ou matriz ativa;
Que operam como SRAM externa.
Veja o diagrama de blocos do controlador do display.
Uma tecnologia inédita é apresentada nesse componente: External Peripheral Interface USB 2.0 High Speed com ULPI. O canal de comunicação USB high-speed permite que haja comunicação a 480 Mbps e é necessário um CI externo de PHY USB (ULPI transceiver). O próprio microcontrolador fornece o clock de 60 MHz necessário para que o PHY funcione adequadamente. Veja como é a USB do TIVA no diagrama de blocos abaixo:
O Item texas TUSB1210 pode ser utilizado como PHY externo (transceptor). Mais informações sobre esse CI nesse link. Abaixo coloco uma figura de um circuito sugerido caso queiramos utilizar o TM4C129x como USB High-Speed HOST ou On-The-Go.
Esse microcontrolador inclui um módulo para proteção dos dados, que inclui 4 entradas de tampering. o periférico dedicado a tamper detecta que um estado foi alterado nesses pinos e pode apagar uma determinada memória, logar esse evento ou gerar uma interrupção.
Possui um acelerador AES (advanced encryption standard) que porpicia ações de encriptação e decriptação de dados de forma rápida, uma vez que esse engine está implementado no hardware do componente, operações essas baseadas em uma chave binária em hardware (de 128, 192 ou 256 bits).
Possui aceleradora DES e 3DES, também para encriptar e decriptar dados. Possui os algoritmos SHA/MD5 (Secure Hash Algorithm / Message Digest Algorithm) e CRC implementadosem hardware, o que poupa processamento desnecessário, caso seja necessário fazer uma checagem de determinada quantia de dados.
Como os micros da família TM4C129x são os único micros Texas com core ARM com encapsulamento 212-BGA, somente eles possuem um maior número de I/OS. No caso do Tiva, 140 pinos que podem ser utilizados como entrada e/ou saída.
É o primeiro dos Cortex-M4F da Texas que traz os canais de comunicação Bi- e Quad- SSI/SP, que possibilitam comunicação bem mais veloz que a SPI. É mantida a compatilidade com SPI tambem. A comunicação Bi-SSI usa dois pinos de dados (SSInXDAT0, SSInXDAT1), que podem ser utilizados para transmitir ou receber dados. No modo Quad-SSI, 4 bits de dados são trafegados ao mesmo tempo em 4 pinos diferentes (SSInXDAT0, SSInXDAT1, SSInXDAT2, SSInXDAT3), para recebimento ou envio de dados. Em ambas as comunicações o tráfego é half-duplex.
Diversas memórias novas já utilizam esse tipo de comunicação, que permite acesso muito mais veloz que a tradicional SPI. Seis pinos são disponibilizados, os quatro de dados e um de clock e outro para manter compatilidade com a SPI.
Um número imenso de canais de comunicação I2C é disponibilizado nesse CI. Até 10 I2Cs para o BGA-212.
O 123 não possuia o canal de comunicação 1-Wire Master. O Tiva 123 traz esse periférico, que permite que interfaceemos diferentes CIs que possuem esse canal de comunicação.
O DMA (Direct Memory Access) foi aperfeiçoado nessa família. Ele permite transferências diretamente de memória para memória, memória para periférico e periférico para memória, sem ser necessário processamento nessas transferências. No DMA na família anterior, alguns periféricos não eram atendidos pelo DMA, como a I2C. Nesse, isso foi melhorado e diversos periféricos são atendidos pelo DMA – QSSI, USB, I2C, USART, entre outros. Ele pode também auxiliar no processo de criptografia dos dados, pois está interligado ao Advanced Encryption Standard (AES) Accelerator, ao Data Encryption Standard (DES) Accelerator e Secure Hash Algorithm / Message Digest Algorithm (SHA/MD5).
O Conversor Analógico Digital do TM4C129x possui resolução de 12 bits, opera como SAR (successive approximation ADC) e suporta 24 entradas analógicas diferentes mais um sensor de temperatura interno, uma arquitetura bem mais moderna que a família anterior 123. Possui dois módulos identicos, ADC0 e ADC1 que compartilham os mesmos 24 canais de entrada. Tem controle de trigger bem autêntico, com diferentes formas de controle. Veja o diagrama abaixo de como funciona o ADC no TM4C129x.
O ADC consegue operar a até 2 Msps, ou seja, com a frequência de conversão a 32 MHz. As características do ADC, no entanto, apesar do dobro da velocidade se comparada à família 123, são bem parecidas.
A Texas Instruments reservou 12 MB de ROM do TM4C129x para armazenar código pré-compilado e gravado (TivaWare™ Peripheral Driver Library), que podem ser chamadas durante o desenvolvimento do projeto, no código do desenvolvedor. Nesse espaço também está o bootloader.
Essas funções do Driver Library são relacionadas principalmente ao uso dos periféricos (drivers) e permitem que um projeto utilize, então, a Memória Flash exclusivamente para a aplicação. Veja abaixo a lista de tipos de funções que a Texas disponibiliza já dentro do microcontrolador:
Interrupt Controller (NVIC)
LCD Controller (LCD)
1-Wire Master Module
Quadrature Encoder (QEI)
SMBus Stack
Software AES Data Tables
SPI Flash Module
System Exception Module
System Tick (SysTick)
A documentação completa pode ser achada no link. O código fonte também está a disposição para download no site da Texas. O que chama atenção é que todas as funções da ROM começam pelo préfixo ROM_ . Caso seja necessário, é possível recompilar apenas algumas funções por um motivo específico, seja porque não satisfaz uma premissa do projeto (um tipo de LCD diferente é utilizado, por exemplo) ou a função possui um erro e deve ser recompilada e gravada na Flash, como o firmware do projeto.
O lançamento desse microcontrolador mostra que a Texas Instruments está mesmo disposta a entrar na briga pelo mercado de microcontroladores de alta performance. Apesar de frequencia de operação não tão alta, 120 MHz, possui alguns periféricos muito interessantes, como a Ethernet+PHY interno, USB High Speed, Quad-SSI e recursos de segurança. A Tiva
A Texas investe muito em seu canal no Youtube (talvez a empresa mais ativa na área em ensino por vídeo nesse canal).
No Youtube, pode-se ver dicas precisas de como usar o TM4C129x:
Tiva™ C Series TM4C129x MCU — Guidelines for Ethernet
Tiva™ C Series TM4C129x MCU — Improving ESD Performance
Tiva™ C Series TM4C129x MCU — Ethernet Controller
Porting Code from StellarisWare™ to TivaWare™ for C Series
Tiva™ C Series TM4C129x MCU: Clock Control & Configuration
Tiva™ C Series TM4C129x MCU: LCD Contoller
Dois kits estão disponíveis:
Tiva C Series Development Kit (DK-TM4C129X)
Launchpad, lançada hoje!
Veja nesse link uma sugestão do que dá pra fazer com ela.
http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1320017
http://www.ti.com/lit/ug/spmu363/spmu363.pdf
http://productfinder.pulseeng.com/products/datasheets/J409.pdf
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28/02/2014 10:16
muito bom. Estou trabalhando em uma solução usando o STM32F407 e achei este novo Tivia muito bom, principalmente pelo PHY integrado, que é uma coisa que a ST não tem implementado.
Em uma próxima interação do projeto ou em um projeto semelhante irei olhar para estas opçoes da texas com muito carinho.