Startseite > Halbleiter > Neue MCUs in der Übersicht

Mikrocontroller

Neue MCUs in der Übersicht

16. Juni 2010, 16:12 Uhr | Frank Riemenschneider

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Was Microchip, TI, Fujitsu und Toshiba zu bieten haben

Neue PICs von Microchip

Microchip stellte mit seinen 8-bit-MCU-Familien PIC12F182X und PIC16F182X seine „erweiterte Mittelklasse“ vor, die auf eine Rechenleistung von 8 MIPS kommt. Als Versorgungsspannung sind 1,8 V bis 5,5 V möglich. Die wesentlichen Verbesserungen gegenüber den bislang existierenden PIC-Controllern PIC12 und PIC16 besteht in 14 neuen 14-bit-Befehlen. Zum Vergleich: PIC18-MCUs bieten 83 Befehle, die zu einer höheren Code-Dichte führen: bis zu 40 Prozent bei einer 32-bit-Addition oder beim Eintritt in eine Interrupt-Service-Routine. Zudem führt dies zu einer um 50 Prozent schnelleren Abarbeitung des Codes.

Andere Operationen wie RAM-zu-RAM-Kopieren oder Flash-in-RAM-Kopieren erzielen „nur“ 10 bis 20 Prozent Verbesserung. Die Interrupt-Verarbeitung wird jetzt von der Hardware unterstützt, d.h., der Kontext muss nicht mehr per Software vor dem Eintritt in die ISR gesichert und später zurückgeholt werden.

Die Leistungsaufnahme im aktiven Betrieb konnte auf 42 μA/MHz reduziert werden (PIC12LF1822 mit 3,5 Kbyte Flash-Speicher, 1,8 V Versorgungsspannung; bei 3 V werden 73 μA/MHz erreicht). Im Sleep-Mode werden 20 nA aufgenommen. Auch die Werte für den PIC16LF1947 mit 28 Kbyte Flash-Speicher sind niedrig: Im aktiven Modus 53 μA/MHz bei 1,8 V und 85 μA/MHz bei 3,0 V, 60 nA im Sleep-Modus. Um diese niedrigen Ruheströme zu erreichen, wurde die nanoWatt-XLP-Technologie von Microchip genutzt, die bereits in anderen MCUs dieses Herstellers implementiert ist.

16-bit-Rechenleistung für unter 20 Cent

Auch Texas Instruments bietet MCUs für typische 8-bit-Anwendungen, geht allerdings einen anderen Weg: Mit der „MSP430-ValueLine“ stellt das Unternehmen absolute „Low Cost“-Bausteine vor, die auf dem 16-bit-Core MSP430 aufsetzen und eine Rechenleistung von 16 MIPS liefern. Der Vorteil dieser 16-bit-Architektur besteht darin, dass die Anzahl der Instruktionen, speziell für mathematische Berechnungen, sinkt und damit auch die Zahl der Taktzyklen und der für den Code benötigte Speicher.

Die MCUFamilie weist mit 160 μA/MHz einen vergleichsweise geringen Strombedarf im aktiven Modus und eine kurze Aufweckzeit von weniger als 1 μs aus dem Standby-Mode auf. Als besonderes Differenzierungsmerkmal gegenüber den meisten 8-bit-MCUs findet sich ein Data Transfer Controller (DTC) genannter Hardware- Block, den man am besten als „Low Cost“-DMA bezeichnen kann. Dieser ist ausschließlich an den 10-bit-A/DWandler angeschlossen und entlastet die CPU, so dass bei einer CPU-Last von nur 0,6 Prozent bis zu 200 K Samples/ s möglich sind. Zum Vergleich: Es gibt 8-bit-MCUs, bei denen schon bei 10 K Samples/s Schluss ist.

Auch 22 Interrupts, fünf Energiesparmodi und 10 GPIOs sind in dieser Preisklasse nicht selbstverständlich. Insgesamt soll es in nächster Zukunft 100 neue MCUs des Typs MSP430G2xx geben, von denen die teuerste 50 US-Cent kosten soll und 16 Kbyte Flash bieten wird.

8 bit für die Motorsteuerung

Fujitsu kündigte eine neue Serie von 8-bit-MCUs mit Funktionen zur Motorsteuerung an. „MB95330K“ heißt die erste 8-bit-MCU-Serie mit 32 Pins. Mit integrierten Signalgeneratoren zur Ansteuerung von Motoren eignen sich die Bausteine für viele Anwendungen aus dem Industriebereich, der Medizintechnik und der Konsumelektronik.

Das Herz der Bausteinserie ist Fujitsus proprietärer CPU-Core „8FX“. Der integrierte Flash-Speicher erlaubt den parallelen Zugriff auf zwei Bänke und ermöglicht so eine Emulation von E2PROM. Der Verzicht auf externes E2PROM ermöglicht eine Verringerung der Systemgröße und führt zu sinkenden Kosten.

Fujitsus Embedded-Flash-Speicher lässt sich 100 000 Mal beschreiben und hält die Daten garantierte 20 Jahre lang. Der Flash-Speicher, und damit die Software des Kunden, kann durch eine Sicherheitsfunktion vor unautorisiertem Auslesen geschützt werden. Der in den MCUs integrierte präzise RCOszillator (maximal 2 Prozent Abweichung) und der Schaltkreis zur Erkennung von Unterspannung machen sowohl einen externen Oszillator als auch ein externes Reset-IC überflüssig. Die neue Serie bietet neben der I2CSchnittstelle einen Ein-Pin-Debug- Zugang zum Chip.

Erste Cortex-M3-MCU

Toshiba kündigte den ersten ARM-Cortex-M3-Mikrocontroller überhaupt an, der mit einer Betriebsspannung von 5 V arbeitet. Damit zielt das Unternehmen auf den Einsatz in Haushaltsgeräten. Der „TMPM380FY“ ist der erste einer Reihe von 5-V-Cortex- M3-Bausteinen, die in Embedded-Designs zu einer geringeren Bauteilanzahl beitragen.

Zu den Leistungsmerkmalen zählen die Möglichkeit der Ansteuerung von Motoren und IGBTs, eine hochgenaue A/D-Wandlung und ein Oscillation Frequency Detector (OFD), der eine Hardware-Überwachung des CPU-Takts ermöglicht, um dem Haushaltsgeräte-Sicherheitsstandard IEC 60730 (Class B) zu entsprechen.

Toshibas neue MCU enthält 256 Kbyte Flash-Speicher und 16 Kbyte RAM. Ein dreikanaliger Multi Purpose Timer (MPT) von 16 bit Länge kombiniert eine 3-Phasen- PWM-Steuerung mit einem A/DWandler- Trigger und einem Schutzschaltkreis. Der Timer kann ein extern getriggertes 16-bit-PPG-Ausgangssignal zur IGBT-Ansteuerung bereitstellen. Weitere Leistungsmerkmale sind Power on Reset (PoR) und Voltage Detection (VLTD), ein 12-bit-A/DWandler mit 18 Kanälen, ein zweikanaliger Encoder-Eingangsschaltkreis, ein Watchdog Timer (WDT) und eine Echtzeit-Uhr (RTC). Der Encoder- Schaltkreis hat Eingänge für drei Phasen, er unterstützt die Erkennung der Drehrichtung und der Position.

Eine serielle Allzweck-Schnittstelle kann für den Synchronbetrieb oder für bis zu fünf UARTs genutzt werden, die zweikanalige Schnittstelle für serielle Signale ist für I2C- oder Synchronbetrieb konfigurierbar. Der Baustein arbeitet im Spannungsbereich von 4,5 bis 5,5 V, die maximale Taktfrequenz beträgt 40 MHz.