Microchip 将其最新 dsPIC 升级至 200 MHz

新产品线的运行频率为 200 MHz（迄今为止频率最高的 dsPIC ），并增加了双精度浮点单元和增强型 DSP 引擎。

日前，Microchip 宣布推出其数字信号控制器 (DSC) 数字信号处理 (DSP) 增强型微控制器 (MCU) 系列的最新产品 dsPIC33A 系列。Microchip 为最新的 dsPIC MCU 配备了改进的内核，与以前的产品相比，其运行速度更快，数学运算精度更高。32 位 MCU 的工作频率为 200 MHz，这是 dsPIC 处理器的首创。它具有双精度浮点单元 (DPFPU) 以及全套数字信号处理 (DSP) 指令和高达 128 K 的闪存用于存储程序。

新型、性能更高的 dsPIC 适用于各种控制应用。 

与通常使用较低精度数学来加快处理速度的人工智能不同，信号处理极大地受益于更高精度的浮点数学。DSP 需要以高于被分析频率的速度进行采样，并且需要在更快采样率允许的更短时间内执行高精度计算。200 MHz 时钟速度和 DPFPU 满足了日益数字化的世界中对更快信号处理的需求。除了计算能力的提高外，这些芯片还具有更快的模数转换器 (ADC) 和更高精度的脉冲宽度调制 (PWM) 输出。

我们采访了 Microchip 数字信号控制器业务部副总裁 Joe Thomsen，以了解有关 dsPIC33A 核心系列 DSC 的更多信息。 

dsPIC33A 概览

Microchip的dsPIC33A系列，首先是 dsPIC33AK128MC1xx。封装尺寸小至 4 mm x 4 mm，引脚数范围为 28 至 64。

dsPIC33A系列架构。 

dsPIC33A 的一些主要特性包括： 

• 200 MHz 时钟速度
• 128 K 程序闪存
• 数字信号处理引擎
• 双精度浮点数学单元
• 12 位 ADC，采样率为 40 兆次/秒 (Msps)
• 高速比较器和运算放大器
• 八通道高速PWM
• 四个可配置逻辑单元，减少对外部离散逻辑的需求

dsPIC 带有丰富的内置外设。与许多其他 Microchip PIC 微控制器一样，外设连接到互连交叉开关，在定位 I/O 引脚时具有灵活性。选择引脚位置的能力可以使向后兼容性和 PCB 布线变得更容易。

Microchip 的 dsPIC 的演变。

“我们从事 dsPIC 业务已有 20 年。刚开始的时候，能以 50 kHz的频率运行控制环路就已经很幸运了。”Thomsen 说道。“有了 dsPIC33A，我们相信，无需太多努力，您就可以运行 2 MHz 控制环路，哪怕是 20 年前使用的相同类型的控制算法。”

提高应用效率

许多 dsPIC 应用涉及实时控制。它们监测环境传感器、处理数据，并将其用于闭环或窄环实时应用。这就是快速 ADC 和数学加速器派上用场的地方。Microchip 将 dsPIC33A 系列的 DSP 引擎数据总线、寄存器和指令集从 16 位增加到 32 位。对于数学运算，前几代产品依赖于定点处理，而新引擎使用双精度浮点引擎。

“我们增强了所有 DSP、指令、引擎、乘法器、累加器——所有这些都是为了更宽的数据总线，”Thomsen说。“它能让你获得更高的效率。”

处理器具有浮点功能还可以加快开发时间。实时控制 (RTC) 系统通常与 MATLAB 协同开发，MATLAB 使用浮点数学进行建模和代码生成。前几代 dsPIC 需要在 MATLAB 的浮点和 DSC 的定点之间进行手动转换。有了 dsPIC33A，就不再需要该转换步骤了。

处理能力并不是实时应用需要考虑的唯一因素。中断开销是实时控制面临的最大挑战之一。处理中断所花费的任何时间都是延迟，这包括将寄存器保存在堆栈上然后稍后恢复它们所导致的延迟。为了解决这个问题，dsPIC33A 系列具有额外的工作寄存器。切换寄存器组比处理堆栈要快得多。

“我们确实非常努力地确保中断延迟几乎为零，”Thomsen说。“为此，我们添加了许多额外的工作寄存器，这样当您收到中断时，您无需将内容推送到堆栈上，然后在再次中断时弹出它们，只需切换寄存器组即可，这将使您的中断延迟时间减少一个数量级。”

安全和软件工具

如今，没有哪款先进的处理器能够真正免受攻击，Microchip 通过在新产品线中加入多项安全功能来增强这一点。DSC 闪存配备了安全调试、受限内存访问和硬件不可变信任根 (RoT) 等安全功能。 

dsPIC33A 的汽车应用。

Microchip 的安全标准非常高，符合汽车行业对性能、可靠性和制造的严格要求 (AEC Q-100)。新系列中的所有部件都符合相同的要求，无论是用于汽车、工业还是商业应用。

Microchip 凭借其 MPLAB XC-DSC 编译器和 MPLAB 代码配置器 (MCC) 全面支持新的 dsPIC33A 系列。MCC 有助于配置外设引脚排列、外设配置和设备特定的初始化代码。Microchip 提供EV74H48A Curiosity 开发板。

“dsPIC33A 非常适合我们现在看到的许多宽禁带器件。氮化镓和碳化硅具有非常快的开关速度，”Thomsen 说。“当你开始考虑人工智能服务器或电动汽车车载充电器的电源时，效率真的很重要，拥有非常快的控制环路会带来很大的不同。”