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Microcontroller GigaDevice basati sull'architettura RISC-V

2020-09-25

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RISC-V

RISC-V è un'architettura del processore (dall'inglese ISA - Instruction Set Architecture) di tipo open-source, che costituisce un'interessante alternativa alle soluzioni commerciali come ad es. ARM o x86. A differenza della maggior parte delle ISA, l'architettura RISC-V non è protetta da un brevetto e il suo utilizzo non comporta l'acquisto di una licenza. Questa caratteristica sta causando un crescente interessamento non solo tra gli appassionati, ma anche nelle grandi aziende nel settore dell'elettronica.

L'architettura RISC-V è stata creata nel 2010 come progetto accademico dell'Università della California di Bekeley ParLab. Il crescente gruppo di appassionati di questa soluzione ha portato nel 2015 alla creazione dell'organizzazione non-profit RISC-V (www.riscv.org). Il suo obiettivo è quello di creare una comunità aperta che sviluppi hardware e software basati sull'architettura RISC-V. Oggi questa fondazione è composta da oltre 500 aziende membri, che includono, tra gli altri, Google, NXP, Samsung, Orion, Huawei, Microchip Technology, Cortus, GigaDevice Semiconductor, Arduino. La fondazione RISC-V mette a disposizione gratuitamente la documentazione (tramite Github) contenente ad es. un set di istruzioni, tipi di dati, set di registri, criteri di threading, livelli privilegiati, debug, framework. Gli utenti hanno diritto di utilizzare e modificare l'ISA per adattarla alle loro applicazioni, senza alcun costo aggiuntivo. Si tratta di un vantaggio fondamentale per le aziende che cercano di ridurre al minimo i costi, la cui produzione di chip raggiunge milioni di esemplari.

L'architettura RISC-V è stata progettata per offrire soluzioni elettroniche molto più veloci, meno costose, più piccole ed efficienti dal punto di vista energetico. L'architettura RISC-V non è dedicata ad un particolare tipo di micro-architettura ed è completamente scalabile, pertanto consente la creazione di un semplice circuito FPGA, così come la creazione di un processore esteso.

Microcontroller GD32V103

L'azienda GigaDevice Semiconductor ha creato una nuova serie di microcontroller a 32 bit GD32VF103 basati sull'architettura RISC-V. La qualità della nuova soluzione è confermata dalla vittoria nella categoria hardware nel concorso embeddedaward2020.

La serie GD32VF103 è stata progettata in modo da bilanciare l'elevata potenza di elaborazione e il basso consumo energetico, riducendo il consumo energetico dinamico del 50% per il modello GD32 con core Cortex-M3. Questa serie è completamente compatibile con il software e la distribuzione delle uscite con i microcontroller GigaDevice a 32 bit basati su architettura ARM, consente all'utente un facile spostamento della propria applicazione.

La serie GD32VF103 è costituita da quattordici modelli dotati di processore Bumblebee con una frequenza di clock fino a 108MHz, con memoria di programma FLASH nella gamma da 16 a 128 kB e una memoria SRAM da 6 a 32 kB. Inoltre questi microcontroller sono dotati di un orologio in tempo reale a 64 bit, un timer PWM avanzato a 16 bit dedicato al controllo del motore, due convertitori ADC a 12 bit, due convertitori DAC a 12 bit. L'utente ha la possibilità di utilizzare un sistema di interruzioni a 16 livelli con priorità, inoltre è possibile nidificare le interruzioni e generare interruzioni vettoriali. Grazie ai tre stati a bassa potenza, i microcontroller GD32V103 possono essere utilizzati in applicazioni in cui il risparmio energetico è una priorità.

Microcontroller GD32V103

Parametri base della serie GD32VF103:

  • generatore interno con frequenza 108 MHz,
  • fino a 128kB di memoria FLASH,
  • fino a 32 kB di memoria SRAM,
  • due convertitori ADC a 12 bit e due convertitori DAC a 12 bit,
  • interfacce:
    • 3x USART,
    • 2x UART,
    • 2x I2C,
    • 3x SPI,
    • 2x I2S,
    • 2x CAN 2.0B,
    • USB OTG,
  • tensione di alimentazione nell'intervallo 2,6 - 3,6V,
  • fino a 80 pin GPIO,
  • misuratore di temperatura,
  • moltiplicatore e divisore hardware integrato,
  • 4 canali PWM indipendenti,
  • timer PWM avanzato a 16 bit dedicato per le applicazioni con motori,
  • 3 modalità di basso consumo di energia,
  • temperatura di esercizio nell'intervallo -40 - 85 °C.

I microcontroller della famiglia GDVF103 sono disponibili in involucri: QFN36, LQFP48, LQFP64, LQFP100.

Parametri dei singoli microcontroller della serie GD32VF103:

Microcontroller Memoria FLASH Memoria SRAM Involucro
GD32VF103C4T6 16K 6K LQFP48
GD32VF103C6T6 32K 10K LQFP48
GD32VF103C8T6 64K 20K LQFP48
GD32VF103CBT6 128K 32K LQFP48
GD32VF103R4T6 16K 6K LQFP64
GD32VF103R6T6 32K 10K LQFP64
GD32VF103R8T6 64K 20K LQFP64
GD32VF103RBT6 128K 32K LQFP64
GD32VF103T4U6 16K 6K QFN36
GD32VF103T6U6 32K 10K QFN36
GD32VF103T8U6 64K 20K QFN36
GD32VF103TBU6 128K 32K QFN36
GD32VF103V8T6 64K 20K LQFP100
GD32VF103VBT6 128K 32K LQFP100

Applicazione

I microcontroller della serie GD32VF103 possono essere utilizzati ad es. in:

  • dispositivi di automazione industriale,
  • applicazioni Internet of Things (IoT),
  • intelligenza artificiale,
  • azionamenti a motore,
  • elettronica di consumo,
  • display LED,
  • sistemi di allarme.

Ambiente di progettazione

L'azienda GigaDevice ha instaurato una collaborazione con aziende di software come ad es. Nuclei System Technology, IAR Systems e SEGGER Microcontroller; in modo da offrire agli utenti la possibilità di scelta dell'ambiente di programmazione più adatto alla loro applicazione. Attualmente lo sviluppo dei software della serie GD32VF103 è possibile grazie a:

  • Nuclei Studio,
  • SEGGER Embedded Studio,
  • IoT Studio,
  • IAR Embedded Workbench.

Le persone che desiderano realizzare un proprio progetto mediante i microcontroller GD32 con architettura RISC-V, possono utilizzare strumenti di programmazione e debug come ad es.:

  • GD-Link
  • IAR I-Jet
  • SEGGER J-Link V10

Kit di valutazione e starter kit

Gli utenti delle soluzioni GigaDevice possono facilmente mettere in pratica il loro progetto non solo grazie ai nuovi strumenti di programmazione e alle librerie, ma anche grazie alla varietà di kit di valutazione e starter kit. Attualmente sul mercato sono disponibili:

  • kit di valutazione GD32VF103V-EVAL,
  • starter kit GD32VF103R-START, GD32VF103T-START, GD32VF103C-START,
  • kit di valutazione IAR Systems e GigaDevice

Parametri del kit di valutazione GD32VF103V-EVAL:

  • microcontroller GD32E103VBT6,
  • programmatore GD-Link integrato,
  • display 3,2" TFT (320x240),
  • 16Mbit SPI NOR Flash,
  • 2kb EEPROM,
  • Interfaccia: 2x USART, USB, 2xCAN

GD32VF103C-START

Kit di sviluppo - GD32VF103C-START

Parametri degli starter kit GD32VF103R-START, GD32VF103T-START, GD32VF103C-START

Starter kit Microcontroller
GD32VF103R-START GD32VF103RBT6
GD32VF103C-START GD32VF103CBT6
GD32VF103T-START GD32VF103TBT6
Caratteristiche
tensione di alimentazione 5V
programmatore GD-Link integrato
connettore nello standard Arduino

Il 2 giugno 2020 GigaDevice Solutions ha presentato un kit di valutazione, risultato della collaborazione con l'azienda IAR Systems. Si tratta di un kit dedicato alle applicazioni basate sull'architettura RISC-V, costituito da:

  • schede IAR RISC-V GD32V EVAL BOARD,
  • IAR Embedded Workbench per l'architettura RISC-V,
  • licenza di valutazione,
  • debugger I-jet Lite,
  • corso introduttivo "Introduction to RISC-V Evaluation Kit"

Sulla scheda di valutazione possiamo trovare:

  • microcontroller GD32VF103R8T6,
  • accelerometro a 3 assi,
  • potenziometro,
  • sensore di temperatura e umidità,
  • sensore di intensità luminosa,
  • microfono,
  • 6 pulsanti,
  • connettori: Jack 3,5 mm, JTAG 20 pin 0,05", USB B micro.

Il marchio Gigadevice

GigaDevice è un'azienda di tipo fabless dedita alla produzione di memorie avanzate SPI NOR Flash, SPI NAND Flash e microcontroller basati sull'architettura ARM con core Cortex M3/M4/M23 e RISC-V. Oltre la metà dei dipendenti dell'azienda è impegnata nella ricerca e nello sviluppo dei prodotti, in questo modo i prodotti del marchio Gigadevice godono di successo tra i clienti del settore dei sistemi embedded e dell'elettronica di consumo. Attualmente l'azienda detiene oltre 600 brevetti nel campo delle tecnologie di produzione dei circuiti integrati.

Vi invitiamo a scoprire i prodotti GigaDevice disponibili nell'offerta della TME.

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