ARM TechCon 2009: Startup stellt revolutionäre MCU vor
Die norwegische Firma EnergyMicro präsentierte auf der Entwicklerkonferenz ARM TechCon 2009 eine 32-bit-CPU, die mindestens viermal energiesparender ist als sämtliche Wettbewerber.
Der Einzug von EnergyMicro-CEO Geir Forre im Anschluss an die Keynote auf der TechCon 2009 im kalifornischen Santa Clara glich einem Triumphzug: Forre, der den langjährigen Marktführer bei HF-Lösungen, Chipcon, aufgebaut und die Firma im Januar 2006 für 200 Mio. Dollar an Texas Instruments verkauft hatte, stellte mit seiner neuen Firma EnergyMicro einen Mikrocontroller auf Basis des 32-bit-Cores Cortex-M3 von ARM vor, der bei batteriebetriebenen Anwendungen eine mindestens viermal längere Batterielebensdauer erlauben soll als alle Wettbewerber-MCUs, einschliesslich der weit verbreiteten 8- und 16-bit-Architekturen MSP430, AVR, PIC18 und 8051.
Während die Konkurrenz u.a. von NXP und STM mit zum Teil kreidebleichen Gesichtern zuhörte, erläuterte Forre, wie es seine 30-Mann-Firma geschafft hatte, einen derartig energiesparenden Chip zu entwickeln.
Als erstes wurde neben dem 32-bit-Bus für Daten ein sogenanntes Pheriphal-Reflex-System eingebaut, das die autonome Kommunikation von beliebigen Pheripheriekomponenten erlaubt, ohne die CPU zu aktivieren. So kann z.B. ein Timer in regelmässigen Abständen einen A/D-Wandler aktivieren.
Desweiteren gibt es vier Energiesparmodi (Sleep, Deep Sleep, Stop und Shutoff), die im besten Fall nur 20 nA aufnehmen (in diesem Fall ist nur noch Power-on-Reset aktiviert). Im Deep-Sleep-Modus, der Basis für den Vergleich mit den Konkurrenzprodukten ist, sind Power-on-Reset, zwei Brown-out-Detektoren, Echtzeituhr sowie CPU- und RAM-Retention aktiv.
Für eine Reduzierung des Gesamtenergieverbrauchs wurde zudem die Wake-Up-Zeit aus einem Energiesparmodus in den aktiven Betriebszustand auf nur 2 µs verringert, einen Wert, den außer Atmels 8-bit-AVR-Architektur kein Konkurrenzprodukt erreicht.
Da der MCU-Energieverbrauch nicht nur vom Core selbst sondern im Wesentlichen von den Peripheriekomponenten abhängt, hat EnergyMicro diese hochgradig optimiert. Der 12-bit-A/D-Wandler benötigt bei einer Abtastrate von 1 MSamples/s nur 200 µA, ein LCD-Treiber für ein 4x40-Segment-LC-Display 900 nA, und ein 32-kHz-UART nur 100 nA bei 9600 Baud.
Eine besondere Innovation stellt ein Entwickler-Board mit einem sogenannten »Energy Monitoring System« dar: Hier kann der Entwickler in Echtzeit auf einem 320x240-RGB-LC-Display den aktuellen Energieverbrauch seiner Applikation ablesen und entsprechend diese optimieren.
Bei einem Testszenario aus der realen Welt (3-V-Lithium-Zelle CR2032, eine Applikation, die sich 0,5 Prozent der Gesamtzeit im aktiven Betriebsmodus befindet, 25 x pro Sekunde Aufwecken aus einem Energiesparmodus, Brown-Out-Detektor, Power-on-Reset und Echtzeituhr im Energiesparmodus aktiv) lässt die die theoretische Batterielebensdauer beim EFM32G auf 13,9 Jahre hochrechnen, viermal so lange wie der nächstbeste Wettbewerber.
Geir Forre ist davon überzeugt, dass bei Ausnutzung aller Optimierungsmöglichkeiten (Reflex-System, Advanced Energy Monitoring) sogar eine Laufzeit von mehr als 20 Jahren möglich ist.
Als typische Zielanwendungen sieht EnergyMicro dann auch tragbare Medizingeräte und Implantate wie Herzschrittmacher, Verbrauchszähler, Sensor- und Alarmsysteme und Gebäudeautomatisierung.
Als erste Kunden konnte EnergyMicro einen bedeutenden Hersteller von Wasseruhren und einen der Marktführer für sensorgesteuerte Beschattunganlagen für Fenster und Wintergärten gewinnen. Weitere Namen wollte Forre auf Nachfrage aufgrund entsprechender Vertragsbedingungen nicht nennen.
Bis März 2010 wird es insgesamt 28 MCU-Derivate mit bis zu 32 MHz Taktfrequenz, 128 Kbyte Flash und 16 Kbyte RAM geben.
EnergyMicro ist komplett aus Eigenmitteln finanziert und hat seinen Hauptsitz in Oslo, Norwegen. Als Distributor für den deutschsprachigen Markt agiert die CODICO GmbH in Österreich.
