КИП технологического процесса включают в себя электронику, необходимую для измерения переменных процесса, таких как температура, давление, уровень и расход, с применением множества датчиков и технологий. Для продукции этого типа критичен уровень потребления энергии в активном режиме, поскольку большинство полевых контрольно-измерительных приборов запитаны через интерфейс типа токовой петли от 4 до 20 мА, что резко ограничивает доступные энергоресурсы для электроники. Часто такие контрольно-измерительные приборы эксплуатируются в опасных зонах и не могут накапливать энергию.

Компания Atmel® — ведущий поставщик микроконтроллеров для производителей КИП промышленных процессов.

Особенности и преимущества

  • 32-разрядные микроконтроллеры Atmel способны функционировать при малых напряжениях вплоть до 1,62 В, а потребление энергии может достигать значений менее 1 мВт/DMIPS.
  • В приборах КИП технологического процесса микроконтроллеры часто работают на пониженных частотах, чтобы минимизировать потребление энергии. Разработчики Atmel оптимизировали операции доступа к флеш-памяти для чтения данных в подобных условиях.
  • В 32-разрядных микроконтроллерах Atmel AVR и устройствах семейства SAM3 на базе процессоров ARM® Cortex™-M3 используется современная эффективная RISC-архитектура, поддерживающая обработку сложных сигналов.
  • Встроенные функции цифровой обработки сигналов (MAC, арифметика с насыщением) и операций с плавающей запятой, а также библиотеки промежуточного ПО для их поддержки значительно упрощают нормирование сигнала.
  • Сложные алгоритмы обработки, поддержка магистральной шины и промышленного Ethernet, функциональные процедуры проверки безопасности и многоязыковые меню — все это требует больших объемов встроенной флеш-памяти. В 32-разрядных микроконтроллерах Atmel поддерживается до 512 КБ встроенной флеш-памяти.
  • Микроконтроллеры Atmel оснащены специализированными аппаратными механизмами для реализации стандарта безопасности IEC 61508. Подробнее о функциях обеспечения безопасности в микроконтроллерах Atmel.
  • Беспроводная связь является привлекательным решением для промышленных площадок с приборами, распределенными на большой территории объекта. Линейка микроконтроллерной продукции Atmel для беспроводных приложений обеспечивает необходимую аппаратную платформу для создания продуктов, совместимых с популярным беспроводным протоколом HART. Радиочастотные решения Atmel обладают лучшими в своем классе характеристиками, что гарантирует максимальную дальность действия и повышает надежность каналов радиочастотной связи при сохранении высокой скорости передачи данных.
  • Семейство продуктов аппаратного обеспечения безопасности Atmel CryptoAuthentication™ — это простые в реализации, экономичные решения с низким потреблением энергии в дежурных режимах, предназначенные для защиты процесса обмена данными с инструментами контроля технологического процесса.
Process Instruments Diagram

32-разрядные устройства семейств SAM3, SAM7 и AVR UC3 представляют собой уникальное сочетание отличных возможностей по обработке сигналов и низких показателей потребления энергии.

  • Низкая потребляемая мощность.
  • Эффективная обработка сигналов (блоки цифровой обработки и операций с плавающей запятой).
  • Множество вариантов по объему флеш-памяти.
  • Возможность подключения датчиков и магистральной шины.
  • Функции обеспечения безопасности согласно стандарту IEC 61508.
  • Емкостный сенсорный ввод.
  • Микроконтроллер для беспроводных систем.

Продукты Atmel

МикроконтроллерСенсорный вводБезопасная аутентификацияРЧ-микроконтроллерПамять
AVR UC3 серии B

Решения на базе ARM: SAM3S/7S

AVR XMEGA
Кнопки, ползунки и колеса прокрутки

Библиотека QTouch

maXTouch™ (контроллер сенсорного экрана)
CryptoAuthentication
Одночиповые решения (микроконтроллер и приемопередатчик)

Приемопередатчики

Модули ZigBit
CryptoMemory: защищенная память EEPROM

Последовательная память EEPROM

Обзор решений по обеспечению безопасности в продуктах Atmel

  Решения и технологии Семейство Atmel SAM3 Семейство Atmel AVR XMEGA Семейство Atmel AVR UC3
Целостность кода Флеш-память с защитой от записи Выбираемые рабочие области флеш-памяти Области приложений и загрузки Выбираемые рабочие области флеш-памяти
Двухбанковая память Есть (SAM3U)    
Контрольная сумма флеш-памяти Блок CRC (SAM3S) Блок CRC Программно
Сторожевое устройство Работа от внутреннего RC-генератора Есть Есть Есть
Функция блокировки Блокировка после первой записи Блокировка по предохранителям Защита ключом
Оконный режим Есть Есть Есть (AVR UC3)
Защита от выхода ПО из-под контроля Блок защиты памяти Есть Нет Есть
Блокировка регистров ввода/вывода Есть, с помощью процессора Есть Есть, с помощью процессора
Блокировка настроек частоты Есть Есть Есть
Блокировка настроек системы событий Н/д Есть Есть
Защита от сбоя генератора Запуск от внутреннего RC-генератора Есть Есть Есть
Обнаружение сбоя главного генератора Есть (SAM3S) Есть Есть
Автоматическое переключение на внутренний RC-генератор Есть (SAM3S) Есть Есть

Сравнительная характеристика микроконтроллеров Atmel AVR и ARM

ЦП Семейство AVR Решения на базе ARM
Семейство 8/16-разрядные микроконтроллеры AVR XMEGA 32-разрядные микроконтроллеры AVR UC3 Микроконтроллеры SAM3 Микропроцессорные блоки SAM9
Особенности ЦП Лучший в классе 8/16-разрядный аппаратный умножитель RISC 32-разрядная архитектура RISC с поддержкой цифровой обработки сигналов (однотактовый MAC, насыщение) Cortex-M3 с микропроцессорным блоком ARM926-EJ
Активный режим 0,5 мВт/МГц < 1 мВт/МГц 1 мВт/МГц 0,125 мВт/МГц
Режим ожидания 0,55 мкА 70 мкА 4,6 мкА 8 мкА
Режим RTC 0,55 мкА 1,6 мкА 1,6 мкА 9 мкА
Пониженное энергопотребление < 100 нА 100 нА 100 нА  
Назначение Температура, низкий уровень давления и расхода Температура, давление, расход, уровень, анализ Температура, давление, расход, уровень, анализ Уровень, расход, анализ жидкости

Типовой проект

[ + ] Типовой проект беспроводного термостата на базе МК SAM4LC


[ + ] Типовой проект надежного сенсорного интерфейса пользователя на базе технологии QTouch


[ + ] Типовой проект беспроводной системы на кристалле с ИС RFMD RF6505/6575/6555


[ + ] Типовой проект антенны ISM-диапазона на основе печатной платы


[ + ] Типовой проект беспроводного дисплея на основе электронной бумаги


Подробнее о решениях Atmel: указания по применению, устройства, инструменты и программное обеспечение.