Microchip Technology Stromsparende 16-Bit-General-Purpose-MCUs

Blockschaltbild der PIC24-GA7-Controller (Bild: Microchip)

Microchip Technology hat mit den PIC24-GA7-Controllern eine neue 16-Bit-MCU-Familie auf den Markt gebracht, die mit bis zu 256 KByte ECC-Flash ausgestattet ist und verschiedene Energiesparmodi unterstützt, um die Stromaufnahme geringer zu halten.

In den Mikrocontrollern ist ein Prozessorkern mit modifizierter Harvard-Architektur (16-Bit-Daten- und 24-Bit Adress-Pfad, Linear-Adressierung von bis zu 12 MByte Programmspeicher, 17 x 17 Bit Hardware-Multiplizierer, Hardware-Dividierer 32 : 16 Bit, C-optimierte ISA, DMA-Controller mit 6 Kanälen) integriert, der bei 32 MHz auf eine Rechenleistung von 16 MIPS kommt.

Microchip hat die Controller mit diversen Energiesparmöglichkeiten ausgestattet. Dazu zählen der Sleep- und Idle-Modus, bei dem Peripherals und/oder der Core selektiv ausgeschaltet werden können, gleichzeitig aber ein schneller Wake-up möglich ist. Dazu zählt aber auch der Doze-Mode, bei dem der Prozessor mit einer geringeren Taktfrequenz als die Peripherals laufen. Im „Alternate Clock Modus“ kann on the fly auf eine geringere Taktfrequenz umgeschaltet werden. Dadurch lääst sich die Stromaufnahme bis hinab zu 190 nA senken.

Hinzu kommen noch diverse Analogfunktionen. Dazu zählt ein 10/12-Bit-A/D-Wandler mit bis zu 14 Kanälen. Bei einer 12-Bit-Auflösung kommt er auf eine Wandelrate von 200 KSPS (eine Sample-und-Hold-Stufe). Auch im Sleep-Modus kann der A/D-Wandler arbeiten. Dank einer Ladungspumpe ist ein Betrieb mit verringertem AVDD möglich. Integriert sind auch drei Analogkomparatoren mit Eingangsmultiplexing, ein LVD-Interrupt, der über oder unter dem programmierbaren VLVD-Niveau auslöst, und eine CTMU (Charge Time Measurement Unit), die Kapazität und Zeit messen kann.

Die Controller unterstützen einen Spannungsbereich von 2,0 bis 3,6 V. Es gibt zwei Spannungsregler (1,8 V für den Kern und 1,2 V für den Retention-Sleep-Mode). Die Bausteine sind für einen Arbeitstemperaturbereich von –40 bis +85 °C ausgelegt. Der integrierte Flash-Speicher mit ECC und einer Speicherkapazität bis 256 KByte erlaubt 10.000 Schreib/Lesezyklen (typ.) und 20 Jahre Datenerhalt. Dazu kommen noch 16 KByte SRAM, ICSP (In-Circuit Serial Programming) und ICE (In-Circuit Emulation) über zwei Pins. Die Bausteine unterstützen einen JTAG-Boundary-Scan und überwachen Taktfehler. Außerdem enthalten sind POR (Power-on Reset), BOR (Brown-out Reset) und OST (Oscillator Start-up Timer). Die ICs sind mit einem flexiblen Watchdog-Timer mit eigenem RC-Oszillator ausgestattet.

Der Entwickler kann außerdem auf eine Vielzahl weiterer Funktionen zurückgreifen. So können alle I/O-Pins 18 mA liefern (Quelle) und auch 18 mA aufnehmen (Senke). Hinzu kommen ein Low-Power-Timer-Oszillator mit 32 kHz, drei Timer (16 Bit, einer davon ist 32-Bit-fähig), drei Input-Capture-Module (jeder mit einem 16-Bit-Timer), vier MCCP-Module (jeder mit einem dedizierten 16/32-Bit-Timer), drei SPI-Ports mit variabler Breite und drei Betriebsmodi, zwei I²C-Schnittstellen (Master und Slave), zwei UART-Module (Unterstützung von LIN/J2603-Bus, RS-232, RS-484 und IrDA), fünf externe Interrupt-Pins , ein paralleler PMP/EPSP-Port (Master Port, Enhanced Parallel Slave Port), ein CRC-Modul und ein Referenz-Taktausgang mit programmierbarem Teiler.

Microchip hat darüber hinaus so genannten CIPs hinzugefügt. Diese Core-Independent Peripherals haben den Vorteil, dass sie auch laufen, wenn der Prozessorkern schläft. In der PIC24GA7-Familie sind zwei CLC-Blöcke (Configurable Logic Cell Blocks) enthalten, die zwei Eingänge und einen Ausgang aufweisen, die auf alle Peripherals oder I/Os-Pins gemappt werden können. Mit der PPS-Funktion (Peripheral Pin Select) können die IOs vollkommen unabhängig vielen digitalen Peripherals zugewiesen werden.

Microchip bietet die neuen stromsparenden MCUs in 28-, 44- und 48-Pin-Gehäusen an, so dass sie sich auch für Anwendungen mit eignen, in denen Platz Mangelware ist. Die PIC24-GA7--MCUs werden über das Explorer-16/32-Entwicklungsboard (DM240001-2) und das neue PIC24FJ256GA705-Plug-In-Modul (MA240039), das zu dem Explorer 16/32 Board kompatibel ist, unterstützt. Damit ist eine einfache Evaluierung und Entwicklung möglich. Die Entwicklung lässt sich beschleunigen, indem die Kompatibilität der GA7-MCUs zu Microchips Softwareentwicklungsplattformen wie MPLAB Code Configurator (MCC), MPLAB X IDE und XC16 Compiler genutzt wird.

Die GA7-MCUs werden auch durch Microchips Cloud-basierte MPLAB Xpress IDE unterstützt. Dabei handelt es sich um eine Online-Entwicklungsumgebung, die mit den meisten Funktionen der MPLAB X IDE ausgestattet ist. MPLAB Xpress enthält die neueste Version des MPLAB Code Configurator, der eine automatische Erzeugung von C-Code für die Initialisierung und die Applikation mithilfe einer grafischen Oberfläche und Pin-Map ermöglicht. Die MPLAB Xpress IDE ist kostenlos und kann von jedem internetfähigen Rechner aus genutzt werden.