Die Effizienz eines Mikrocontrollers zeigt sich nicht nur im Aktiv-Modus, sondern auch im Sleep-Modus.
Richtig.Vor allem in Anwendungen wie Smart Metering, Home und Industrial Automation und Sicherheitstechnik verbringt die MCU bis zu 99% ihrer Zeit im Sleep-Modus. Energieeffiziente Sleep-Modi können daher die Batterielebensdauer um mehrere Jahre verlängern. Energy Micros EFM32 MCU wurdeentwickelt, um eine viermal längere Batterielebensdauer als in vielen heutigen Systemen zu realisieren. Flexible Stromsparmodi wie die des EFM32 bieten Entwickler die Möglichkeit, die Leistungsfähigkeit und das Ansprechverhalten ihrer Anwendungen zu optimieren. So bietet der EFM32 Gecko einen sehr stromsparenden Modus, bei dem nur wenige nA Strom verbraucht werden - was branchenweit einmalig ist. Genauso wichtig ist ein Sleep-Modus, der bei voller Retention mit Echtzeituhr und Brown-Out-Detection weniger als 1µA verbraucht.Entscheidend ist aber nicht nur der absolute Wert des Stromverbrauchs im Sleep-Modus, sondern auch die Fähigkeit der MCU, entscheidende und viele Funktionen in diesem Modus auszuführen.
Die Peripherie eines Mikrocontrollers spielt bei der Energieeffizienz keine Rolle.
Falsch.Das Peripheriedesign ist bei der Entwicklung einer energieeffizienten MCU-Anwendung absolut entscheidend. Funktionen und der Energieverbrauch lassen sich feinjustieren, wenn Peripherie zur Verfügung steht, die unabhängig aktiviert oder deaktiviert werden kann. Damit steht dem Entwickler noch mehr Flexibilität zur Verfügung, um seinen eigenen „Sleep- oder Betriebsmodus“ zu entwerfen - mit genau den Funktionen, die er benötigt. Natürlich ist es auch wichtig, den Stromverbrauch der Peripherie auf das Minimum zu senken.
Hier drei repräsentative Beispiele: Energy Micros On-Chip-A/D-Wandler verbraucht nur 350 µA Strom bei 12 Bit Auflösung und einer Abtastrate von 1 MSamples/s, bei 1Ksamples/s und 6Bit sind es nur 500nA. Der integrierte LCD-Controller steuert ein 4 x 40 Segment-Display mit nur 0,55 µA an. Die Low Energy UART benötigt für eine Datenkommunikation im Deep Sleep Mode nur 160nA. Letztendlich muss die gesamte Peripherie-Architektur energieeffizient sein. Die Gecko-Peripherie kann ohne CPU-Intervention arbeiten, damit die MCU länger im Sleep-Modus verbleiben kann. Die Peripherie selbst kann auch direkt untereinander über das Peripheral Reflex System verbunden werden. Entwickler können damit sehr komplexe Funktionen ohne CPU-Intervention implementieren.
Der Prozessor-Kern ist für die Effizienz des Mikrocontrollers entscheidend.
Richtig, aber...Ein energieeffizienter Core gibt dem MCU-Entwickler die Möglichkeit, ein effizientes Design zu implementieren. Der ARM Cortex-M3-Core liefert 1,25 DMIPS/MHz, was einem Viertel der CPU-Bearbeitungszeit etablierter 16-Bit-CPU-Cores entspricht, die in Ultra-Low-Power-MCUs zum Einsatz kommen. Die richtige Wahl der CPU allein reicht aber nicht aus. So verbraucht Energy Micros Tiny-Gecko-MCU nur 150 µA/MHz bei 3 V im Aktivmodus. Zusammen mit der kurzen Bearbeitungszeit des ARM Cortex-M3 ergibt sich damit der effizienteste stromsparende Mikrocontroller, der andere MCUs (mit oder ohne Cortex-M3) mit mindestens 50 Prozent weniger Stromverbrauch im Aktivmodus schlägt. Im Sleep-Modus ist der Stromsparvorteil der Gecko-MCUs sogar noch größer, da diese ein bis zu 50-mal geringerer Verbrauch als bei anderen sogenannten Low-Power-MCUs ermöglichen.
Das Gehäuse des Mikrocontrollers hat Auswirkungen auf die Effizienz.
Falsch.Der Einfluss des Gehäusedesigns, z. B. dessen Wärmewiderstand, hat nur geringe Auswirkungen auf den Energieverbrauch einer MCU. Allerdings kann das richtige Gehäuse-Angebot zu systemweiten Energieeinsparungen beitragen. So bietet Energy Micro nun seine Tiny-Gecko-MCUs auch im BGA-48-Gehäuse mit 4 mm x 4 mm, was eine stromsparende Technologie in Produkten wie industriellen Sensoren ermöglicht.
Wichtig ist die Leistungsfähigkeit eines Mikrocontrollers; die Energieeffizienz ist Nebensache.
Falsch.Es ist nicht richtig, das Konzept der Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz zu trennen. Fast jede Anwendung, ob groß oder klein, soll heute energieeffizient sein. Also ist die Energieeffizienz ein wesentlicher Aspekt der Leistungsfähigkeit. Die Wirtschaftlichkeit eines Smart-Metering-Systems hängt z. B. von den Kapitalkosten des Zählers und den laufenden Betriebskosten ab, von denen die Energiekosten über der Lebensdauer den Großteil der Aufwendungen einnehmen. Es stimmt wohl jeder zu, dass Anwendungen von Generation zu Generation immer mehr Rechenleistung benötigen, da sie auch mit immer mehr Funktionen ausgestattet werden. Neue Messtechniken sorgen für höhere Genauigkeit bei Smart-Metern, industriellen Sensoren, Brandmeldern und in der Medizintechnik. Energy Micros Gecko-MCUs bieten mehr Leistungsfähigkeit - und das mit weniger Energieverbrauch als bei weniger leistungsfähigen Produkten.
Man kann jeden Mikrocontroller für jede Anwendung verwenden - Hauptsache, er verbraucht wenig Energie.
Falsch.Leistungsfähigkeit und Effizienz lassen sich nicht trennen. Darum bietet Energy Micro 240 verschiedene Gecko-MCUs, die untereinander 100 Prozent software- und pin-kompatibel sind und auf den Cores Cortex-M0+, -M3 oder -M4 basieren, 4 bis 1024 KByte Flash bieten und in Gehäusen mit 24 bis 120 Pins zur Verfügung stehen. Der Grund, warum Energy Micro diese Vielfalt bietet, liegt darin, dass die Anwendungen so sehr variieren. Deshalb kommt es darauf an, die richtige MCU für die jeweilige Applikation zu finden. Hier einige Beispiele: Die Cortex-M4-basierte Wonder-Gecko-MCU bietet DSP-Funktionen für Anwendungen wie Smart Sensing, die Signalverarbeitungsfunktionen auf der Sensorseite benötigen. Die Cortex-M0+-basierten Zero-Gecko-MCUs nutzen die Gecko-Technologie bei einem Preisniveau von nur 0,60 US-Dollar. Die Cortex-M3-basierten Tiny-Gecko-Bausteine eignen sich für Sensoren in der Industrie, Home Automation und Heizkostenverteilern. Viele weitere Anwendungen profitieren von der LESENSE-Schnittstelle (Low Energy Sense), die passive Sensoren mit 1µA Stromverbrauch überwacht. Die Giant-Gecko-MCU ist die branchenweit einzige Ultra-Low-Power-MCU mit den Optionen 512 und 1.024 KByte Flash und 128 KByte RAM, was die Kosten für die Stückliste verringert, da genug Speicher für die Anwendung und für Daten zur Verfügung steht. In einigen Anwendungen kann die Mischung aus geringerem Energieverbrauch mit höherer Leistungsfähigkeit und mehr Speicher sogar dazu beitragen, von einer Dual- zu einer Single-MCU-Lösung überzugehen. Die Software- und Pin-Kompatibilität hilft bei der Wiederverwendung von Hardware- und Softwaredesigns, z. B. wenn im gleichen Gehäuse die Größe des Flash-Speichers zwischen 4 und 1.024 KByte variieren kann.
Die Speichergröße hat Einfluss auf die Effizienz eines Mikrocontrollers.
Richtig.MCU mit einer guten Skalierung des integrierten Flash und RAM bieten optimale Systemkosten, Leistungsfähigkeit und Energieeffizienzfür die Anwendung. Kann die Anwendung ohne externen Speicherzugriff auskommen, ist sie offensichtlich leistungsfähiger, aber auch energieeffizienter. Obwohl mehr On-Chip-RAM im Deep-Sleep-Modus aktiv gehalten werden muss, hat es Energy Micro geschafft, den Stromverbrauch im Deep-Sleep-Modus bei voller Datenhaltung, Echtzeituhr und Brown-Out-Detection bei 1 µA zu halten.Mikrocontrollern kommt im gesamten Design eine besonders wichtige Rolle zu.Richtig. Die MCU ist in der Regel der komplexeste Teil eines Systems und erfordert höhere Anstrengungen in Sachen Hardware- und Softwaredesign. Die Softwareentwicklung nimmt heute mehr als 50 Prozent des gesamten Entwicklungsaufwands ein. Energy Micro hat dies von Beginn an verstanden und bietet mit „Simplicity Studio“ eine Plattform, die das Schreiben von energiefreundlicher Software vereinfacht und das richtige Hardwaredesign ermöglicht. Mit einem Tool haben Entwickler Zugang zu allen Informationen über Energy Micros Produkte, z.B. Anwendungshinweise zum Oszillatordesign oder für kapazitive Touch-Module, die nur wenige µA Strom benötigen, sowie natürlich zu allen Datenblättern und Handbüchern.Sobald man online ist überprüft das Tool, ob Updates vorhanden sind und informiert automatisch den Entwickler. Ein wichtiger Teil des SimplicityStudios ist der energyAware Profiler. Zusammen mit Energy Micros Starter- oder Development Kits lässt sich damit ein „Energy Debugging“durchführen, um die Software auf möglichst niedrigen Stromverbrauch zu optimieren. Neben dem Simplicity Studio bietet Energy Micros SupportPortal Zugriff auf Gecko-Experten in Oslo, die technische Fragen meist innerhalb von 24 Stunden beantworten.
