Operación periférica autónoma

En informática , el funcionamiento autónomo de periféricos es una característica de hardware presente en algunas arquitecturas de microcontroladores para delegar ciertas tareas en periféricos autónomos integrados con el fin de minimizar las latencias y mejorar el rendimiento en aplicaciones de tiempo real estricto , así como para ahorrar energía en diseños de ultrabajo consumo .

Las primeras formas de periféricos autónomos en microcontroladores se introdujeron en la década de 1990. Permitir que los periféricos integrados funcionen independientemente de la CPU e incluso interactúen entre sí de ciertas maneras preconfigurables descarga la comunicación basada en eventos a los periféricos para ayudar a mejorar el rendimiento en tiempo real debido a una menor latencia y permite un rendimiento de datos potencialmente mayor debido al paralelismo añadido. Desde 2009, el esquema se ha mejorado en implementaciones más recientes para continuar funcionando también en modos de suspensión , lo que permite que la CPU (y otros bloques periféricos no afectados) permanezcan inactivos durante períodos de tiempo más largos para ahorrar energía. Esto se debe en parte al mercado emergente del IoT . ^{[ 1 ]}

Conceptualmente, el funcionamiento autónomo de los periféricos puede considerarse una generalización y una combinación entre el acceso directo a memoria (DMA) y las interrupciones de hardware . Los periféricos que emiten señales de eventos se denominan generadores o productores de eventos , mientras que los periféricos de destino se denominan usuarios o consumidores de eventos . En algunas implementaciones, los periféricos pueden configurarse para preprocesar los datos entrantes y realizar diversas funciones específicas del periférico, como comparar, aplicar ventanas, filtrar o calcular promedios, directamente en el hardware, sin necesidad de que los datos pasen por la CPU para su procesamiento.

Entre las implementaciones conocidas se incluyen:

• Controlador de eventos periféricos ( PEC ) en microcontroladores Siemens / Infineon C166 y C167 de 16 bits desde 1990 ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}
• Periféricos autónomos inteligentes ( unidad de captura y comparación CCU6 ) en la serie Infineon XC800 de microcontroladores de 8 bits compatibles con 8051 desde 2005 ^{[ 6 ]}
• Sistema de eventos ( EVSYS ) en microcontroladores Atmel AVR XMEGA de 8 bits desde 2008 ^{[ 7 ] [ 8 ]}
• Sistema de eventos periféricos ( PES ) con sonambulismo ^{[ 9 ]} en microcontroladores de 32 bits AVR32 AT32UC3L de Atmel (ahora Microchip Technology ) desde 2009 ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}
• Sistema de reflejo periférico ( PRS ) en microcontroladores basados ​​en ARM de 32 bits Gecko EFM32 de Energy Micro (ahora Silicon Labs ) desde 2009 ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 12 ]}
• Microcontroladores de 16 bits IXYS / Zilog ZNEO Z16FMC desde 2011 ^{[ 15 ] [ 16 ]}
• Controlador de enlace de eventos ( ELC ) en microcontroladores Renesas desde 2011
• Interconexión periférica programable ( PPI ) en microcontroladores Nordic nRF de 32 bits basados ​​en ARM desde aproximadamente 2011 ^{[ 17 ]}
• Periféricos autónomos en microcontroladores Infineon XMC de 32 bits desde 2012 ^{[ 18 ]}
• Administrador de transferencia de datos ( DTM ) en microcontroladores ARM Cortex-M3 de 32 bits Precision32 SiM3L1 de Silicon Labs desde 2012 ^{[ 19 ] [ 12 ] [ 20 ]}
• Sistema de eventos periféricos ( PES ) con sonambulismo en microcontroladores SAM4L ARM Cortex-M4 de 32 bits de Atmel (ahora Microchip Technology) desde 2012 ^{[ 21 ]}
• Periféricos de bajo consumo en los microcontroladores Kinetis L de 32 bits ARM Cortex-M0+ de Freescale (ahora NXP ) desde 2012 ^{[ 22 ]}
• Sistema de eventos ( EVSYS ) con sonambulismo ^{[ 9 ]} en microcontroladores SAMD , SAML y SAMC de 32 bits ARM Cortex-M0+ de Atmel (ahora Microchip Technology) desde 2013 ^{[ 23 ] [ 24 ]}
• Periféricos independientes del núcleo ( CIP ) en Microchip PIC16F ^{[ 25 ]} y PIC18F ^{[ 26 ]} , así como en microcontroladores Microchip AVR ATtiny de 8 bits desde 2015 ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}
• Matriz de interconexión de periféricos en los microcontroladores basados ​​en ARM STM32 de 32 bits de STMicroelectronics desde 2015 ^{[ 30 ]}
• Modo autónomo de bajo consumo en segundo plano ( LPBAM ) en los microcontroladores basados ​​en ARM STM32U5 de 32 bits de STMicroelectronics desde 2021 ^{[ 31 ]}

• Entrada/salida de canal
• Controlador DMA periférico (PDC)
• Control de reloj , control de reloj periférico autónomo
• Desconexión de energía
• disipación de potencia de la CPU
• Electrónica de bajo consumo
• Arquitectura basada en eventos
• Programación basada en eventos
• Siempre encendido, siempre conectado (AOAC)
• Ethernet de bajo consumo energético (EEE)
• Motor de descarga TCP (TOE)
• Coprocesador