Embedded-Systeme & Mikrocontroller Anwendungsoptimiert statt von der Stange

Steigende Anforderungen, neuartige Applikationen und der verstärkte Druck zur Diversifizierung bei immer kürzerer Time-to-Market verlangen einen neuen Ansatz für das Mikrocontroller-Design. Bisher standen dem Anwender meist Standard-Architekturen zur Verfügung, mit unterschiedlichsten Derivaten in Bezug auf CPU-Leistung, Speichergröße, Peripheriefunktionen und Schnittstellen. Aus diesem Angebot konnte er den Mikrocontroller auswählen, der seine Applikation am besten erfüllte - soweit so gut. Effizienter und produktiver wäre es jedoch, wenn Mitglieder oder Serien innerhalb einer entsprechenden Mikrocontroller-Familie mit ihrem Funktionsumfang und Peripherieausstattung bereits für bestimmte Systemanforderungen wie beispielsweise effiziente Antriebslösungen, Erneuerbare Energien, Fertigungsautomatisierung, Beleuchtungsanwendungen oder Sicherheitsaufgaben optimiert wären.

Eine Mikrocontroller-Architektur zu entwickeln, die die unterschiedlichsten Systemanforderungen bestmöglich adressiert, setzt jedoch weitreichende Systemexpertise und intensive Kundenkommunikation voraus. Hier profitieren Halbleiterhersteller mit einem breitbandigem Produktportfolio und entsprechendem Anwendungs-Know-how. Infineon beispielsweise liefert neben Mikrocontrollern auch Leistungshalbleiter und -module, Treiber-ICs, Transceiver, Sensoren oder LED-Komponenten, wie sie in vielen MCU-basierten Systemen zum Einsatz kommen. Mit diesem ganzheitlichen Hintergrund konnten anwendungsoptimierte Mikrocontroller-Architekturen entwickelt werden. Optimiert heißt hier, dass neben der erforderlichen Echtzeit-Leistung, Speicher-Ausstattung und Zuverlässigkeit auch innovative und leistungsfähige Peripheriefunktionen verfügbar sind, die der Kunde möglichst einfach so adaptieren kann, dass sie genau seine Zielvorgaben erfüllen. Allen Anwendungen - ob sie nun einfache Low-End-Mikrocontroller oder 32-Bit-MCUs im High-End-Bereich nutzen - gemein ist, dass die Software-Komplexität zunimmt.

Um innovative Peripherie auch optimal nutzen zu können, sind oftmals komplexe Algorithmen erforderlich. Also ist eine effiziente Software-Entwicklungsumgebung gefragt. Von einer modernen Entwicklungsumgebung werden neben performanten Compilern, Debuggern oder Flash-Programmern auch Tools zur Steigerung der Design-Produktivität gefordert. Idealerweise wird eine automatische Code-Generierung mit vordefinierten und getesteten Software-Komponenten („Apps“) unterstützt. Damit lassen sich die benötigten Ressourcen automatisch und fehlerfrei auf dem Chip zuweisen. Auch die Apps sind wiederum anwendungsoptimiert und unterstützen zum Beispiel verschiedene Motoren mit unterschiedlichen Algorithmen. Um das Zusammenspiel von Leistungshalbleitern, Sensoren, Mikrocontrollern und der Steuerungssoftware so einfach wie möglich zu gestalten, sind anwendungsoptimierte Referenzdesigns oder Applikations-Kits ein wichtiger Schritt. Der Vorteil für den Kunden besteht darin, dass die Komponenten optimal aufeinander abgestimmt sind und damit sofort die kundenspezifische Anpassung beginnen kann. Zusammen mit der entsprechenden Entwicklungsumgebung, einem Debugger und einigen Beispiel-Apps lässt sich Applikations-Software einfach und schnell entwickeln. Eine Mikrocontroller-Architektur mit zielgerichteter Peripherie für bestimmte Applikationen, eine effiziente, weitgehend automatisierte Entwicklungsumgebung und praxisgerechte Evalierungskits - das sind die Zutaten für ein modernes anwendungsoptimiertes MCU-Systemdesign zur Sicherung einer schnellen Time-to-Market.