32-Bit-Mikrocontroller Stromsparendste MCU von Silicon Labs basiert auf ARM Cortex-M0+

Redakteur: Holger Heller

Seine energieeffizientesten 32-Bit-MCUs auf Basis des ARM Cortex-M0+ Prozessors stellt Silicon Labs mit der EFM32 Zero Gecko Reihe vor. Sie sollen für den niedrigsten Systemenergieverbrauch in vielen batteriebetriebenen Geräten sorgen.

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Die neue Zero-Gecko-Reihe erweitert das EFM32-Gecko-Angebot von Silicon Labs, das Energy Micro etabliert hat. Die Baureihe umfasst 16 MCUs, die für vernetzte Geräte und das Internet der Dinge den niedrigsten Stromverbrauch ermöglichen sollen. Profitieren sollen davon mobile Gesundheits- und Fitnessprodukte, Smart Watches, Sicherheitssysteme, Funksensorknoten und batterielose Systeme, die über Energy Harvesting versorgt werden.

"Die EFM32 Zero Gecko MCUs bieten ein Energiemanagement-System mit fünf Energieverbrauchsmodi, über die Anwendungen in einem verbrauchsoptimierten Zustand verbleiben und so wenig Zeit wie möglich im Aktiv-Modus mit hohem Stromverbrauch verbringen", erklärte Daniel Cooley,Director Marketing Microcontroller Products bei Silicon Labs.

Im Deep-Sleep-Modus weisen die Zero Gecko MCUs einen Standby-Stromverbrauch von 0,9 μA mit aktiver 32,768 kHz RTC, RAM/CPU-Zustandserhalt, Brown-out-Erkennung und Power-on-Reset auf. Der Stromverbrauch im Aktivmodus reicht hinab bis 110 µA/MHz bei 24 MHz, wobei Anwendungs-Code (Primzahl-Suchalgorithmen) aus dem Flash ausgeführt wird. Im Shut-Off-Modus beträgt der Stromverbrauch weniger als 20 nA. Mit 2 µs Wakeup-Zeit aus dem Standby-Modus senken die EFM32 MCUs den Stromverbrauch sogar noch weiter.

Peripheral Reflex System spart Strom

Wie alle EFM32 Gecko MCUs bietet auch die Zero-Gecko-Serie die Energiesparfunktion namens PRS (Peripheral Reflex System), mit der sich die Energieeffizienz auf Systemebene verbessert. PRS überwacht Ereignisse auf Systemebene und erlaubt unterschiedlicher MCU-Peripherie, direkt untereinander zu kommunizieren – autonom und ohne Beteiligung der CPU. Mithilfe des PRS kann eine EFM32 MCU eine Serie bestimmter Ereignisse durchführen, bevor die CPU aktiviert wird. Dabei bleibt der Cortex-M0+ Prozessor-Core so lange wie möglich im stromsparenden Standby-Modus, was den Stromverbrauch des Gesamtsystems verringert.

Die EFM32 Zero Gecko MCUs bieten viele der stromsparenden, präzisen Analog-Peripherie-Elemente, die sich auch in Silicon Labs’ bekannten Tiny Gecko, Giant Gecko und Wonder Gecko MCUs befinden. Dazu zählen ein Analog-Komparator, ein Versorgungsspannungs-Komparator, ein On-Chip Temperatursensor und ein 12-Bit-A/D-Wandler mit 350 μA Stromverbrauch bei 1 MHz Abtastrate.

Die EFM32 Zero Gecko MUCs sind laut Cooley die einzigen Cortex-M0+ Bausteine am Markt, die einen D/A-Wandler mit justierbarem Strom (IDAC) enthalten. Dieser integrierte, präzise Analog-IDAC erzeugt einen Bias-Strom von 0,05 bis 64 µA mit nur 10 nA Overhead. Der IDAC ermöglicht eine genaue Bias- und/oder Steuerfunktion für Companion-ICs und andere externe Schaltkreise wie Verstärker, Sensoren, Wheatstone-Brücken und Widerstandskaskaden. Damit erübrigen sich externe Leistungsverstärker in vielen kostengünstigen Anwendungen.

D/A-Wandler mit justierbarem Strom

Die Zero Gecko MCUs enthalten auch einen 128-Bit-AES-Hardwareblock (Advanced Encryption Standard). Mit dieser Hardware-AES-Verschlüsselung eignen sich die Bausteine als Companion-Chip für HF-Sender und Transceiver in vernetzten Geräten für das Internet der Dinge.

Die EFM32 Zero Gecko Familie ist pin- und software-kompatibel zu Silicon Labs’ Angebot von fast 250 EFM32 Gecko MCUs. Damit steht ein energieeffizienter Einstieg zu leistungsfähigeren Gecko MCUs wie den neuen Wonder-Gecko-Bausteinen auf Basis des ARM Cortex-M4 Cores bereit, die einen vollständigen DSP-Befehlssatz und eine Fließkommaeinheit (FPU) enthalten.

Um die Markteinführung zu beschleunigen und die Entwicklungskosten zu senken, wird die EFM32 Zero Gecko Familie durch das kostenlose Softwarepaket Simplicity Studio unterstützt. Diese Entwicklungsumgebung mit grafischer Benutzeroberfläche ist kompatibel zu den Rechenplattformen Microsoft Windows, Linux und Mac/OS X.

Starterkit und Softwarepaket für schnelle Markteinführung

Simplicity Studio ist zusammen mit dem Zero Gecko Starterkit kostenlos erhältlich und bietet Entwickler mit einem Klick Zugriff auf alle Informationen, Dokumentation, energyAware Tools, Software- und Quellcode-Bibliotheken, die für eine schnelle Entwicklung energieeffizienter Anwendungen erforderlich sind.

Wesentliche Bestandteile des Simplicity Studio sind der energyAware Profiler, ein Tool zur Entwicklung stromsparender Embedded-Systeme, sowie der energyAware Designer – ein Tool, mit dem das normalerweise zeitaufwändige Debuggen von I/O-Pin-Konflikten schneller vonstatten geht. Mit diesen energyAware Tools können Entwickler genau die Codezeilen ausfindig machen, die den größten Stromverbrauch verursachen.

Simplicity Studio enthält auch eine energyAware Software-Bibliothek, die auf ARMs Standard CMSIS Abstraction Layer basiert und von führenden Tool-Paketen unterstützt wird. Zum Tool-Support seitens Drittanbietern zählen die Embedded Workbench von IAR, Keils MDK-ARM und CrossWorks von Rowley Associates.

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