ARM-MCUs für industrielle Anwendungen

Freescale Semiconductor setzt trotz diverser eigener 32-Bit-Architekturen bei der i.MX-Mikrocontroller-Familie auf einen ARM-Prozessorkern. Die Controller-Familie von applikationsspezifischen MCUs ist ursprünglich für Multimedia-Anwendungen gedacht, aber auch die Industrieelektronik ist an diesen ARM-basierenden Controllern stark interessiert.

»Geht es um eine niedrige Leistungsaufnahme und um das Betriebssystem Windows CE, dann setzen wir auf ARM«, erklärt Martin Ries, Sales Manager Zentraleuropa von Freescale Semiconductor. Und Karlheinz Weigl, Regional Vice President Zentraleuropa von Silica, fügt noch hinzu: »Speziell im Industriebereich ist Windows CE sehr gefragt.« Damit scheiden schon einmal die Freescale-Controller aus, die auf der Power-Architektur basieren, weil hierauf das Betriebssystem Windows CE nicht läuft. Und ColdFire? »Die ARM-basierenden Lösungen sind von der Rechenleistung her über unseren ColdFire-Produkten angesiedelt«, erklärt Ries.

Die entscheidenden Argumente für die ARM-basierenden Lösungen sind aber die geringe Leistungsaufnahme und das Betriebssystem Windows CE. Weigl: »Gerade Industrie-PCs mit kleinem Formfaktor sind auf Lösungen angewiesen, die sich durch eine geringe Verlustleistung auszeichnen.« Und weiter: »Wir bieten zwar für die i.MX-Controller auch das Betriebssystem Linux an, aber weit häufiger wird Windows CE verlangt.« Das hat aus der Sicht von Weigl mehrere Gründe. Erstens sei das Betriebssystem Windows CE sehr kostengünstig. Zweitens stehe hinter dem Betriebssystem eine weltweite Support-Infrastruktur. Und drittens sei die Implementierung von Windows CE einfacher als die von Linux. Weigl: »Für Linux müssen die Entwickler häufig noch viele Treiber selbst schreiben, außer denen, die über die Community verfügbar sind. Bei Windows CE muss zwar auch noch Hand angelegt werden, aber über die Hersteller der Bausteine beziehungsweise über Microsoft sind viele Treiber verfügbar. Wobei kundenspezifische Treiber natürlich auch unterstützt werden.« Daneben ist aus seiner Sicht aber noch ein weiterer Punkt entscheidend: Bei Linux müssen die Entwickler ihren Code offen legen, wenn er auf Open Sources beruht - etwas was in der professionellen Welt nicht immer gern gesehen wird.

Die i.MX-Familie wurde ursprünglich einmal für Multimedia-Anwendungen entwickelt und umfasst diverse Controller-Serien i.MX21, i.MX21S, i.MX27, i.MX31, i.MXL und i.MXS. Das Flagg-Schiff der Familie ist laut Ries der i.MX31, ein Multimedia-Prozessor, der auf einem ARM1136JF-S-Core basiert und im Februar dieses Jahres vorgestellt wurde. Die Prozessoren lässt Freescale mit Hilfe des in Crolles/Frankreich entwickelten 90-nm-Prozesses bei TSMC fertigen, denn hohe Stückzahlen sind gefragt. Der bekannteste Kunde ist Toshiba, die den i.MX31 in ihrem Gigabit-Media-Player einsetzen. Ries: »Ein weiterer großer Absatzmarkt für die i.MX-Controller sind Barcode-Lesegeräte: rund 80 Prozent dieser Geräte sind mit diesen Prozessoren ausgestattet.«

Neben dem i.MX31 gibt es noch den i.MX31L, der laut Ries exakt wie der i.MSX31 ist, außer dass die 3D-Grafik-Unterstützung fehlt. Das Produkt ist für den erweiterten Temperaturbereich (-40 bis +85 °C) ausgelegt. Für eine zügige Entwicklung steht von Freescale für die Bausteine das Referenz- und Entwicklungs-Board MCIMX31ADS zur Verfügung , das 3500 Dollar kostet. Laut Ries soll aber in diesem Jahr noch ein Low-Cost-Kit auf den Markt kommen, das dann nur noch 675 Dollar kostet. Außerdem hat Freescale bereits seinen i.MX27 angekündigt, der ab dem ersten Quartal nächsten Jahres allgemein verfügbar sein soll. Ries: »Dieser Controller ist leistungsmäßig ein Upgrade zum i.MX21.« Er basiert auf dem ARM926EJ-S-Core (400 MHz), verfügt über einen 10/100-MBit/s-Ethernet-MAC, einen USB 2.0 OTG-Port, H.264-Hardware-Codec, sechs UARTs, einen IrDA-Port, sechs Timer, einen Watchdog-Timer, eine Echtzeituhr und einen DMA-Controller.

Da sich die i.MX-Controller auch für industrielle Anwendungen eignen, arbeitet Freescale in diesem Bereich eng mit dem Distributor Silica zusammen. Silica hat nämlich entscheidende Vorteile: Das Unternehmen hat ein starkes Standbein bei den Industrie-PCs, außerdem vertreibt Silica neben den Prozessoren auch das Windows CE Betriebssystem. Laut Ries laufen derzeit mehr als die Hälfte aller i.MX-Projekte in Zentraleuropa über Silica.

Silica wiederum hat sich Freescale für die Zusammenarbeit ausgesucht, weil die i.MX-Controller ähnlich den PXA-Prozessoren von Intel sind. Früher hatte der Distributor in seinen Industrieprojekten auf die Intel-Prozessoren gesetzt, aber nachdem Intel diese Produkte abgekündigt hatte, musste eine neue Lösung gefunden werden. »Mit den i.MX-Prozessoren ist ein Redesign bestehender Lösungen nicht so aufwändig«, fährt Weigl fort. Und die Diskussionen mit Kunden hätten gezeigt, dass die Freescale-Lösungen mit der dazugehörigen Roadmap auf breiter Front akzeptiert werden.