Rivista #230: Conoscere e usare le CORE INDEPENDENT PERIPHERALS

Tra i contenuti del fascicolo 230 (Novembre 2018), attualmente in edicola, la prima puntata del Corso dedicato alle CIP (Core Indipendent Peripherals), periferiche integrate nei micro ad 8 bit  capaci di lavorare in maniera indipendente.

La crescente apparizione e disponibilità di vari modelli di microcontrollori con architettura a 32 bit, anche in casa Microchip, potrebbe far pensare che le famiglie a 8 bit siano ormai relegate ad applicazioni dilettantistiche e a circuiti didattici come timer e crepuscolari; in realtà possono ancora essere utili e la loro appetibilità, derivante da semplicità, robustezza e bassi consumi, viene oggi rinnovata e corroborata da Microchip attraverso l’integrazione, in tutte le nuove famiglie di microcontrollori PIC introdotte sin dal 2010, di periferiche il cui funzionamento è indipendente da quello del “core”, ossia della CPU. Questa particolarità, che di primo acchito sembra solo un arricchimento della dotazione hardware, ha invece un grande impatto sulla “reattività” o nella prestazione in “tempo reale” e capirete questo considerando che le principali peculiarità delle MCU a 32 bit di Microchip, che ne costituiscono i punti di forza, sono certamente la velocità di elaborazione (… che normalmente viene espressa in MIPS), le dimensioni della memoria e l’alta densità di dispositivi integrati (scala di integrazione) che permette di concentrare, in una superficie relativamente piccola, un grande numero di elementi logici.

Al contrario, le MCU a 8 bit usano strutture CMOS meno compatte, che possono essere più efficacemente sfruttate per operare su tensioni più elevate e con correnti che arrivano anche ai 100 mA, però quando si parla di velocità di elaborazione numerica mostrano tutta la loro inferiorità rispetto a quelle a 32 bit, tanto più quanto maggiore diviene il numero di periferiche richieste dall’applicazione, che la CPU deve gestire simultaneamente. Per supplire a questa inferiorità è stata introdotta una nuova categoria di periferiche le quali, una volta programmate, operano parallelamente e in modo indipendente dalla CPU, sgravandola dall’onere di gestirle e liberando quindi risorse computazionali all’esecuzione dei firmware. Tali periferiche prendono il nome di “Core Independent Peripherals” (CIP) e sono presenti in tutte le famiglie di microcontrollori a 8 bit di Microchip introdotte sin dal 2010.

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CIP, queste sconosciute

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Le Core Independent Peripherals sono state sviluppate dalla Microchip per fornire ai clienti la possibilità di utilizzare un microcontrollore a basso costo, al quale si aggiunge un ulteriore risparmio dovuto alla riduzione del tempo impiegato per scrivere e  convalidare il programma.

Strumenti software, come MCC (Microchip Code Configurator) permettono la configurazione e la programmazione delle CIP in modo intuitivo ed estremamente veloce. E a tale riguardo è opportuno segnalare che le CIP sono già state validate da Microchip. Un ulteriore risparmio che deriva dall’utilizzo delle CIP è legato al “consumo energetico”, difatti impiegandole è possibile ottenere le stesse prestazioni che richiederebbero microcontrollori operanti con clock a frequenza superiore e quindi una migliore risposta del sistema a parità di clock effettivamente utilizzato, proprio in virtù del fatto che la CPU deve occuparsi del codice essenziale e le funzioni specifiche sono svolte in modo indipendente dal programma principale. Nelle prossime puntate di questa presentazione esamineremo in dettaglio il funzionamento e la programmazione di alcune delle CIP più usate e potremo apprezzarne l’utilità, la facilità d’uso oltre che la semplificazione e velocizzazione del codice.

L’articolo completo è pubblicato sul numero 230, Novembre 2018, acquistabile in tutte le edicole.