Когда-то давным-давно, когда микросхемы были большими, компоненты – выводными, а печатные платы собирали с помощью паяльника, инженеры отлаживали свои изделия на макетных платах. Для этого приходилось собирать схему устройства, проверять правильность монтажа, а затем выяснять, почему же она не работает так, как надо. Перепаивая детали и проводники, они отрабатывали схему устройства, чтобы затем перенести её на готовую печатную плату и отправить в серийное производство. А если несколько разных устройств различались несколькими компонентами, приходилось делать несколько плат и опять отлаживать и тестировать схемы…
Через какое-то время, когда полупроводниковые технологии усовершенствовались настолько, что стоимость сложных микросхем перестала быть заоблачной, появились программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Они стали настоящим откровением для инженеров-разработчиков цифровой техники. Теперь не нужно было ковырять платы с сотнями микросхем и рисовать сложнейшие схемы, вся цифровая «начинка» изделия уместилась в одну микросхему. Отладка, симуляция, программирование – все стало простым и быстрым…, но не совсем. Несмотря на то, что ПЛИС позволили быстро прототипировать изделия и в разы упростили разработку печатных плат, научиться работать с ними не так-то просто. Для их освоения требуется знание специальных языков программирования цифровых схем (VHDL, Verilog), их изучение может растянуться на несколько месяцев. А что касается аналоговой схемотехники – до недавнего времени вообще не было микросхем, позволявших программно реализовывать различные конфигурации в одном корпусе. Но электронные технологии продолжают совершенствоваться, и на рынке появляются принципиально новые решения, среди которых – программируемые аналого-цифровые матрицы GreenPAK компании Silego. Недавно компания представила новое, четвёртое поколение этих микросхем.
В отличие от ПЛИС, внутренняя конфигурация микросхем GreenPAK собирается из готовых высокоуровневых модулей. В миниатюрных корпусах размером 1.6×2×0.55 мм заключены:
- восьмибитный АЦП последовательного приближения;
- ЦАП;
- аналоговые компараторы;
- источник опорного напряжения;
- комбинаторные таблицы преобразования (LUT);
- макроячейки комбинаторных функций;
- цифровые компараторы/блоки ШИМ;
- счётчики и задержки;
- D-триггеры;
- программируемые линии задержки с детектированием фронтов;
- три генератора тактовой частоты;
- блок сброса при включении питания (Рис. 1).
Конечно, эти микросхемы не столь гибки, как ПЛИС. Но зато работать с ними гораздо проще, для этого не нужно изучать что-то новое. Простой интерфейс программы GreenPAK Designer позволяет создавать внутреннюю конфигурацию микросхем, рисуя необходимые связи между блоками (Рис. 2).
 |
| Рис. 1. Структура микросхемы SLG46140. |
 |
| Рис. 2. Окно программы GreenPAK Designer. |
Серия GreenPAK4 включает три микросхемы, отличающиеся числом ножек и набором внутренних блоков. «Изюминкой» новой серии стала SLG46621V – первая в серии GreenPAK микросхема с двойным питанием.
С микросхемами GreenPAK инженер может без особых сложностей построить схему каскада сбора данных, обработки смешанных сигналов и т.д. и интегрировать её в своё изделие, обмениваясь данными с микроконтроллером по последовательному интерфейсу. Но самая главная особенность GreenPAK заключается в возможности перестраивать внутреннюю конфигурацию микросхемы. Это, во-первых, позволяет отлаживать изделие «на ходу», без перепайки микросхем входного каскада, а во-вторых – создавать на основе одного дизайна устройства с разными функциями. Например, используя одну и ту же плату, можно выпускать серию промышленных карт сбора данных; различаться в них будет только конфигурация микросхемы GreenPAK и программа микроконтроллера.
Серия GreenPAK может использоваться при создании устройств носимой электроники, «умной» одежды, Интернета вещей, а также в промышленных устройствах сбора данных и системах автоматизации.
Посмотреть подробные характеристики микросхем серии GREENPAK от Silego
