Ultra-Low-Power-Intensivworkshop auf der embedded world Conference 2015 Wie ULP-Mikrocontroller die »Things« des IoT antreiben

Der Workshop wird von Markus Levy, EEMBC, moderiert.

In einem halbtägigen Workshop am zweiten Tag der embedded world Conference zeigen technische Experten von vier Halbleiterunternehmen, wie sich die »Things« des Internet of Things mithilfe extrem energiesparender Mikrocontroller realisieren lassen.

In seiner Einführung diskutiert Markus Levy, EEMBC, die Anforderungen, die bei der Integration von Low-Power-Mikrocontrollern in die »Things« des Internet der Dinge zu erfüllen sind. Solche »Things« oder auch »Edge Nodes« bilden eine Schnittstelle zwischen der digitalen Welt des Internet und der realen, analogen Welt. Die Funktion eines solchen Edge Node lässt sich beschreiben durch einen Sensor oder Aktor samt dessen Schnittstellen, den Mikrocontroller, die Rechenleistung zur Vorverarbeitung der Sensor- bzw. Aktorinformation sowie den Kommunikationsmechanismus: Levy, der diesen Workshop auch zusammengestellt hat, legt in seinem Vortrag den Fokus auf die Batterielebensdauer und die Energieeffizienz.

Im Anschluss untersucht Mark Wallis, STMicroelectronics, Richtlinien und Hindernisse für den Entwurf energieeffizienter Systeme auf Mikrocontrollerbasis. Dabei ist die generelle Strategie, das System so selten und so kurz wie möglich zu aktivieren, um Energieverluste durch Leckströme und Anlaufverzögerungen zu minimieren. Wallis erläutert Maßnahmen wie die Synchronisierung von Sende- und Verarbeitungsaktivitäten, die Wahl der richtigen Taktfrequenz und Versorgungsspannung oder die Entscheidung für ein Funkprotokoll und zeigt deren Auswirkung an einem IoT-Anwendungsbeispiel mit Sensoren und Funkanbindung.

William Goh, Texas Instruments, konzentriert sich bei seinem Vortrag auf das Debugging von MCU-Code unter Stromverbrauchsaspekten. Er zeigt, wie sich mittels moderner Debug-Tools überprüfen lässt, ob der Mikrocontroller tatsächlich im jeweils optimalen Low-Power-Modus läuft. Diese Tools können auch zeigen, wie sich Stromsparmaßnahmen wie das Partitionieren von Speicher für kürzere Start-up-Zeiten oder der Einsatz eines A/D-Wandlers als Wake-up-Trigger für die MCU in der eigenen Applikation konkret auf den Stromverbrauch auswirken.

Nach der Mittagspause beschreibt Monica Redon, Analog Devices, SoC-Stromspartechniken wie Clock-Gating, Power-Gating, Voltage-Scaling oder den Einsatz »smarter« Peripherieblöcke im Detail. Redon wird die Maßnahmen, die vor allem in IoT-Anwendungen unverzichtbar sind, zudem live vorführen und den Energiespar-Effekt demonstrieren.

Im letzten Vortrag dieses Workshops beleuchet Jason Tollefson, Microchip, das Powerbudget für die Kommunikation eines IoT-Knotens. Er untersucht wichtige Aspekte eines Low-Power-IoT-Systems und präsentiert einen Low-Power-Mikrocontroller in Kombination mit einem Bluetooth-Smart-Funkchip für die Kommunikation von Echtzeit-Sensordaten. Außerdem demonstriert er verschiedene Optimierungsstrategien wie eine Variation der Datenrate oder die Verwendung unterschiedlicher Sleep-Modi des Mikrocontrollers.

In den abschließenden 30 Minuten können die Teilnehmer alle Experten und deren vorgestellte Technik mit ihren Fragen auf Herz und Nieren prüfen und so alle offenen Punkte klären. Nach dem Besuch dieses Intensiv-Workshops kehrt jeder Teilnehmer als Low-Power-MCU-Experte an seinen Arbeitsplatz zurück. Melden Sie sich also gleich hier an!