Toshiba, leader mondiale nella tecnologia dei semiconduttori, offre una vasta gamma di microcontrollori con set di istruzioni complesso (CISC) da 8-16 e 32 bit.
A fianco alla consolidata gamma di processori a 8 bit già noti ai nostri lettori (vedi serie TLCS870xx), Toshiba produce una serie di micro a 16 bit sui quali è facile migrare quando l’applicazione lo giustifica. In questo articolo analizzeremo più da vicino le soluzioni proposte dalla casa Giapponese per questo segmento di mercato, destinati anch’essi ad applicazioni in ambito consumer ed industriale, ma di maggiore impegno per il loro contenuto prestazionale. La migrazione dalla famiglia a 8 bit verso quella a 16 si giustifica in generale in tutti quei casi dove sia richiesta una maggiore potenza di calcolo (elaborazione di segnali audio e video, analisi dei dati in tempo reale, prodotti automotive, controllo motori brushless, periferiche per PC, etc.) o comunque dove sia necessario il supporto di un sistema operativo (RTOS) per la gestione della applicazione.
Implicitamente, un microprocessore a 16 bit è sempre caratterizzato da una più ricca dotazione di periferiche di sistema, una maggiore capacità di indirizzamento della memoria di programma e soprattutto un maggiore velocità di elaborazione, ma il punto di forza della tecnologia Toshiba rimane senza dubbio il basso consumo di energia che rende determinante l’impiego di questi microprocessori in applicazioni portatili alimentate a batteria e di ridotto ingombro. La famiglia di microprocessori Toshiba a 16 bit viene identificata dalla serie TLCS-900. Appartengono ad essa i suffissi /L-/H/-L1, mentre il suffisso H1 identifica la famiglia a 32 bit. La tabella 1 fornisce un’idea generale delle prestazioni per ciascuna delle categorie principali; tuttavia occorre riferirsi al data sheet del prodotto per quanto riguarda la massima frequenza operativa e la dotazione di periferiche.
Tabella 1: fornisce un’idea generale delle prestazioni per ciascuna delle principali categorie.
Qui nel seguito vengono invece presentati i modelli, raggruppati in base al loro suffisso L-H-L1. Nel passaggio dalla serie TLCS-900 alla più evoluta e completa TLCS-900/L1 si incontrano varie architetture che vanno dal modello base ROM less, più adatto come controllore generico, molto prestante ma praticamente privo di memoria di programma, a quelli più accessoriati che dispongono di una completa dotazione di periferiche interne: UART, ADC, Timer/Counter, vari livelli di interrupt ed ampia capacità di indirizzamento. Nella versione più completa e adatta ad applicazioni embedded ritroviamo, invece, grandi capacità di memoria di programma di tipo Flash, fino a 256 Kbytes e memoria RAM fino a 16 Kbytes per la gestione dei dati. La scelta del modello più adatto alle propria applicazione si può quindi determinare in funzione delle reali esigenze tecniche scegliendo in base all’equipaggiamento interno del microprocessore ed anche al tipo di package preferito. Tipicamente i microprocessori della famiglia TLCS-900 utilizzano contenitori molto compatti, dal più piccolo LQFP44 10 x 10 mm al maggiore di essi, il QFP144 20 x 20 mm. Ovviamente il maggior numero di pin si ritrova sui modelli dedicati al controllo del vetro (LCD) per applicazioni grafiche, o comunque con maggior numero di linee di I/O. In ogni caso, la filosofia costruttiva Toshiba consente una scelta “calibrata” dell’equipaggiamento interno, ottimizzandone il costo e le dimensioni del chip per cui è quasi sempre possibile acquistare la configurazione hardware strettamente occorrente, senza dover pagare un solo millimetro di silicio più del necessario. Appartengono alla serie TLCS-900 i microprocessori riportati nella tabella 2.
Tabella 2: microprocessori appartenenti alla serie TLCS-900.
Oltre alle periferiche standard UART, A/D, Timer, Watch dog, etc..., questa serie di dispositivi sono tutti provvisti di PWM controller, Pattern generator, CS/Wait controller. Non essendo prevista la Flash, questi processori non si prestano alla facile riprogrammazione del chip, pertanto lo sviluppo del firmware è destinato all’impiego di tools appositamente dedicati. Il sistema di sviluppo per tutti i modelli della famiglia è il medesimo, conosciuto come Model 15 In Circuit Emulation System. Comprende l’ambiente di sviluppo integrato, il controller, il pod di emulazione e gli accessori. Questo modello rappresenta una versione a basso costo rispetto al modello 25 con alcune funzioni in meno. La serie TLCS-900/L è rappresentata dal microprocessore TMP93CS36UG (tabella 3), senz’altro uno dei più piccoli della famiglia a 16 bit, ma ben dotato. Al suo interno troviamo, infatti, UART 2 ch, 10 bit A/D 4 ch, 8 bit Timer/counter 4 ch, 16 bit Timer /counter 2 ch., etc.
Tabella 3: la serie TLCS-900/L è rappresentata dal microprocessore TMP93CS36UG.
Tabella 4: microprocessori appartenenti alla serie TLCS-900/H.
Tabella 5: processori della serie TLCS-900/L1.
Per tutta la famiglia di microprocessori Toshiba TLCS-900 (tabella 4 e tabella 5), gli strumenti di sviluppo software sono gli stessi: il compilatore C SW96CN0-ZCC, disponibile nelle due versioni monolicenza, oppure 10 licenze per gruppi di lavoro; l’ambiente di sviluppo integrato IDE SW00MN0-ZCC, anche questo nella versione mono oppure multi licenza; ed infine il sistema operativo Real Time OS (uITRON 3.0) SW96RN2-ZCC. Quasi tutti i componenti di questa famiglia sono equipaggiati con le funzione speciali “Wait Controller “ e “DRAM controller”, che consentono la gestione ottimizzata dei tempi di accesso al bus dati da parte dei dispositivi di memoria esterni in caso di contemporaneità di richiesta. La maggior parte di questi microprocessori nascono ROM less e consentono all’utente di indirizzare memorie esterne sia per il codice che per i dati fino ad un massimo di 16 Mbyte. Sono quindi adatti per prodotti con diffusione su scala industriale o quando sia consolidato il funzionamento del firmware re. Concludono lo scenario i processori della serie TLCS-900/L1. Questi ultimi, più familiari per impostazione al mondo “do it yourself” in quanto dispongono di flash in abbondanza, ci consentono di poter sviluppare il firmware senza doverci preoccupare dei costi di mascheratura della ROM oppure senza dover ricorrere all’impiego di memorie esterne che in fase di prototipazione creano sempre un problema in più, sia per quanto riguarda gli ingombri, sia per quanto riguarda la complessità del circuito stampato. Inoltre, questo segmento di microprocessori prevede tra i dispositivi periferici l’interfaccia I2C/SIO la IRDA ver.1.0, molto appetibile per applicazioni consumer, mentre il modello TMP91CW40FG prevede il controller LCD 40 x 4 segmenti ed il modello TMP91CU27R nasce per applicazioni espressamente dedicate al settore automotive. Come si noterà senz’altro a questo punto della trattazione, la famiglia Toshiba a 16 bit è molto più vicina al settore industriale che non a quello dilettantistico, ma del resto con un microprocessore a 16 bit non si scherza. Questi sono dei veri e propri mostri (basti guardare il set di istruzioni per rendersene conto ) per cui se ne raccomanda espressamente l’impiego agli specialisti. Una volta messe le mani su questa categoria di prodotti ed in possesso dei tools di sviluppo i risultati sperati non mancheranno. Per l’acquisto dei componenti e degli strumenti di lavoro non c’è una grande diffusione sui cataloghi commerciali di comune impiego; occorre rivolgersi alla casa madre che fornisce un valido supporto tecnico. La brochure “Product guide microcomputers “ rappresenta un valido strumento di sintesi per potersi orientare nel variegato panorama di scelte.
