Silicon Labs Zero Gecko – 32-Bit-Performance zum günstigen Preis

Die derzeit wohl energieeffizientesten Mikrocontroller hat jetzt Silicon Labs mit der Zero Geko-Familie vorgestellt.

Die derzeit wohl energieeffizientesten Mikrocontroller hat jetzt Silicon Labs mit der Zero Geko-Familie vorgestellt. Doch nicht nur beim Stromverbrauch können die Controllerpunkten, sondern auch beim Preis: 49 US-Cent kostet die preiswerteste Version.

Viele zukünftige Applikationen werden zukünftig über Energy-Harvesting-Lösungen mit Strom versorgt, dazu zählen beispielsweise mobilen Gesundheits- und Fitnessprodukte, Smart Watches, Aktivitätsmonitore, Sicherheitssysteme, Funksensorknoten und batterielosen Systeme. Voraussetzung dafür sind extrem sparsame Mikrocontroller. Mit der Zero-Gecko-Familie hat jetzt Silicon Labs eine Mikrocontroller-Familie vorgestellt, da für die eingangs genannten Applikationen geradezu prädestiniert ist.

Die 16 MCUs der EFM32 Zero Gecko-Familie bieten ein modernes 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. Im Deep-Sleep-Modus weisen die Zero Gecko MCUs einen Standby-Stromverbrauch von nur 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.

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 erheblich verbessert. PRS überwacht komplexe 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 Analog-Peripherie-Elemente, die sich auch in Silicon Labs’ bekannten Tiny Gecko, Giant Gecko und Wonder Gecko MCUs befinden. Zu dieser stromsparenden Peripherie zählen ein Analog-Komparator, ein Versorgungsspannungs-Komparator, ein On-Chip Temperatursensor und ein 12-Bit-A/D-Wandler (ADC) mit 350 μA Stromverbrauch bei 1 MHz Abtastrate.

Die Silicon-Labs-Controller sind 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.

Eine Besonderheit der Chips ist der integrierte 128-Bit-AES-Hardwareblock (Advanced Encryption Standard). Mit dieser schnellen integrierten Hardware-Verschlüsselung eignen sich die Zero Gecko MCUs 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’ umfangreichen Angebot von fast 250 EFM32 Gecko MCUs. Mit dieser Kompatibilität erhalten Entwickler einen kostengünstigen, energieeffizienten Einstieg zu leistungsfähigeren Gecko MCUs wie den neuen Wonder-Gecko-Bausteinen auf Basis des ARM Cortex-M4 Cores, 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. Wesentliche Bestandteile des Simplicity Studio sind der energyAware Profiler, ein leistungsfähiges und dennoch einfach zu bedienendes Tool zur Entwicklung stromsparender Embedded-Systeme, sowie der energyAware Designer – ein Tool, mit dem das normalerweise sehr zeitaufwändige Debuggen von I/O-Pin-Konflikten schneller vonstatten geht. Mit diesen energyAware Tools können Entwickler 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.

Muster der Silicon Labs EFM32 Zero Gecko MCUs sind ab sofort im QFN- und QFP-Gehäuse mit 4 bis 32 kB Flash-Speicher erhältlich. Der Beginn der Serienfertigung ist im vierten Quartal 2013 geplant. Die Zero Gecko MCUs kosten bei Abnahme von 100.000 Stück je ab 0,49 Dollar. Das einfach bedienbare, kostengünstige EFM32ZG-STK3200 Starterkit ist ab sofort erhältlich und kostet 69 Dollar.