32 Bit-Controller sind in aller Munde... ...aber auch bei 8 und 16 Bit geht es weiter

Wiren Perera, ON Semiconductor: »Für einige Power-Management-Anwendungen, die auf höchste Energieeffizienz getrimmt sein müssen, haben wir 16-Bit-Cores ausgewählt.«

Alle Controller-Hersteller führen 8- und 32-Bit-Controller in ihrem Produktspektrum, manche auch noch 16-Bit-Versionen. Aber bei weitem nicht alle entwickeln die verschiedenen Leistungsklassen weiter.

Einer der führenden Hersteller im 8-Bit-Segment ist Atmel mit seinen 8-Bit-AVR-Controllern, die eine hohe Marktdurchdringung erreicht haben. Dementsprechend adressiert das Unternehmen heute noch diesen Markt. So hat das Unternehmen erst Anfang des Jahres zwei neue 8-Bit-Controller aus der 8-Bit-AVR-Tiny-Produktfamilie auf den Markt gebracht. Jens Kahrweg, Director Field Application Engineering EMEA bei Atmel, erklärt: "Dazu gehören auch Controller in Gehäusen mit 8/14 Pins."  

Laut Kahrwegs Aussage wird Atmel auch weiterhin in die Entwicklung neuer 8-Bit-MCUs investieren. So sind beispielsweise Produkte mit kleineren Speichergrößen geplant, aber auch 8-Bit-Varianten, die eine drahtlose Kommunikation und Touch-Technologie unterstützen und die Security-Features aufweisen. "Mit diesen Bausteinen zielen wir auf energiesparende Consumer-Geräte, industrielle Anwendungen, Weiße Ware und das IoT", so Kahrweg weiter. Für die Entwicklung mit den AVR-MCUs steht die "IDE Atmel Studio" zur Verfügung, plus diverse Hardware-Evaluation-Boards sowie das Ecosystem und der Support seitens der Community.

Microchip Technology
 
Der größte Anbieter im 8-Bit-Segment ist Microchip Technology. Das Unternehmen baut seit Jahren kontinuierlich sein 8-Bit-Portfolio aus. Um die kleinen Controller leistungsfähiger zu machen, setzt das Unternehmen auf seine so genannten Core Independent Peripherals, kurz CIP. Norbert Siedhoff, Geschäftsführer, European Sales Director von Microchip Technology, erklärt dazu: "Microchip bietet nicht nur Unterstützung in diesem immer noch größten Mikrocontroller Bereich an, sondern treibt diesen Markt mit neuen innovativen Produkten und Konzepten weiterhin führend an. Mit speziellen Peripherien, unseren CIPs, optimieren wir die Bausteine für bestimmte Aufgaben."

Ein Beispiel für diese CIPs sind die CLCs, sprich konfigurierbare Logikzellen. Siedhoff: "Diese CLCs können die CPU entlasten, aber auch ein exakteres Timing ermöglichen und die Energieeffizienz erhöhen." Nachdem die 8-Bit-MCUs somit auch immer komplexer werden, hat Microchip ein neues Tool entwickelt - den so genannten "Microchip Code Configurator" oder auch MCC -, mit dem die gesamte Konfiguration des Bauteils mittels graphischer Vorgabe durchgeführt werden kann. Siedhoff weiter: "Die CIPs in Kombination mit dem MCC stellen eine komplett neue Design Methodik dar - quasi eine Kombination aus Software-getriebenen Lösungen und höchst deterministischen, konfigurierbaren Hardware-Lösungen auf ein und demselben kostengünstigen Chip." Microchip hat sich außerdem dazu entschieden, seine komplette Entwicklungsumgebung in der Cloud anzubieten. Mit der Cloud-basierten IDE "MPLAB Xpress" ist es jedem möglich, "mittels eines Browsers die komplette IDE zu nutzen, ohne großen Installationsaufwand", so Siedhoff weiter. Damit spricht Microchip speziell Neukunden, aber auch Universitäten etc. an, denn dank des extrem einfachen Zugriffs auf die Tools "Easy Access" kann sofort mit einem Design auf Basis eines PIC-Controllers begonnen werden.

Den 16-Bit-Markt bedient Microchip ebenfalls, auch hier werden gezielt Weiterentwicklungen betrieben. Wobei Microchip hier nicht auf reine MCUs, sondern auf eine Kombination eines 16-Bit-PIC-Cores mit diversen DSP-Funktionalitäten (dsPIC) setzt. Siedhoff: "Diese Produkte stellen eine gute Basis für bestimmte applikationsspezifische Lösungen dar. Das gilt besonders für die Schwerpunkte Motorsteuerungen, digitale Stromversorgungen und speicherintensive Low-Power- Analog-Anwendungen, die meist noch ein USB-Host-Interface benötigen." Für die Motorsteuerung und den Digitalen Power Bereich gibt es jetzt auch neue Dual-Core-dsPICs, bei denen sich ein Core auf die Regelaufgabe konzentriert, während der zweite Core sich im Wesentlichen um die Kommunikation und das Mensch-Maschine Interface kümmert. Siedhoff weiter: "Wir werden unser dsPIC-Portfolio mit neuen Derivaten erweitern, die mit mehr Speicher, komplexeren Analogfunktionen, bis hin zu 16-Bit-A/D-Wandlern, und zusätzlich mit Hardware-Verschlüsselungsmodulen ausgestattet sind."

Alle Core Independent Peripherals im Überblick

  • 16-bit Pulse Width Modulation (16-bitPWM)
  • Angular Timer (AngTMR)
  • Configurable Logic Cell (CLC)
  • Cyclic Redundancy Check (CRC/Scan)
  • Complementary Waveform Generator (CWG)
  • Complementary Output Generator (COG)
  • High Endurance Flash (HEF)
  • Math Accelerator (MathACC)
  • Numerically Controlled Oscillator (NCO)
  • Peripheral Pin Select (PPS)
  • Programmable Switch Mode Controller (PSMC)
  • 24-bit Signal Measurement Timer (SMT)
  • Temperature Indicator (TempIND) Windowed Watch Dog Timer (WWDT)
  • Hardware Limit Timer (HLT)

ON Semiconductor
 
Laut Wiren Perera, Corporate Marketing Strategy Manager Industrial IoT Segment bei ON Semiconductor, wird auch dieses Unternehmen weiterhin 8-Bit-Controller für spezielle Anwendungen entwickeln. Laut seiner Aussage dominieren die 8-Bit-Varianten auch heute noch den Markt mit kleinen Consumer-Haushaltsgeräten (wie Reiskocher und elektrische Rasierapparate). Perera weiter: "Außerdem lassen sich kostengünstige USB-Controller sowohl als Host wie auch als Device mit einem einfachen 8-Bit-Controller implementieren. E-Zigaretten sind ein Beispiel für diesen neu entstehenden Markt, der etwas Rechenleistung benötigt, aber hinsichtlich Kosten und Leistungsaufnahme für MCUs mit leistungsstärkeren Kernen unattraktiv ist." Auch die 16-Bit-MCUs haben aus ONs Sicht ihre Berechtigung: "Sie füllen eine wichtige Lücke zwischen den kostengünstigen 8-Bit-MCUs und den 32-Bit-RISC-Controllern. Sie sind einerseits leistungsstärker, andererseits weisen sie ein attraktives Power-Profil auf", so Parera weiter. Die geringere Anzahl an Gates und die verringerte Komplexität würden zusätzlich die Leistungsaufnahme im Standby-Modus verringern.

Silicon Labs
 
Ein weiterer Mitspieler im 8-Bit-Markt ist Silicon Labs, was auch so bleiben soll. Tom Pannell, Director of Marketing, Microcontroller Products von Silicon Labs, glaubt, dass Entwickler von Embedded-Systemen aus einem großen Portfolio den richtigen Controller auswählen möchten, und deshalb investiere SiLabs weiterhin in die Entwicklung von 8-Bit-MCUs. Ein Beispiel ist die neue EFM8-Familie, die sich laut Pannell einerseits durch eine hohe Performance und andererseits durch ihre Einfachheit auszeichnet. Die Controller kommen auf eine Verarbeitungsleistung von bis zu 72 MIPS, verfügen über schnelle digitale Peripherals und sind mit Analogfunktionen wie einem kapazitiven Touch-Controller mit einem SNR von über 300 oder hochauflösende A/D- und D/A-Wandler ausgestattet. Pannell: "Dass Entwickler sich für unsere 8-Bit-MCUs entscheiden, liegt daran, dass sie einfach zu nutzende Bausteine wollen, die trotzdem ausgezeichnete Funktionalitäten und eine hohe Leistung zu niedrigen Kosten bieten." Seine Aussage verdeutlicht er mit dem Hinweis auf einen Controller aus der EFM8-Sleepy-Bee-Familie: Er weist im Energiesparmodus bei vollem Erhalt des RAM-Inhalts eine Stromaufnahme von lediglich 50 nA auf. SiLabs hat seine patentierte Crossbar-Architektur in allen EFM8-Bausteinen implementiert, wodurch sich das Leiterplatten-Design erleichtert. Für die Entwicklung stehen die Software-Entwicklungs-Tools von Simplicity Studio zur Verfügung, die laut Pannell extrem einfach zu nutzen sind. Darüber hinaus bietet das Unternehmen auch Entwicklungs-Boards. Pannel abschließend: "Egal was der Entwickler braucht, SiLabs hat immer den richtigen Baustein und die richtigen Tools dafür. Jede Anwendung ist einzigartig, und wir sind überzeugt, dass es keine One-fits-all-Lösung gibt."

Texas Instruments
 
Die MSP430-Familie ist legendär und gehört sicherlich zu den wichtigsten Controller-Familien von Texas Instruments. Damit ist auch klar, dass das Unternehmen weiter in diesen Bereich investiert. Das zeigen auch die jüngsten Erweiterung des MSP430-MCU-Portfolios mit der CapTIvate-Technologie oder die FRAM-MCUs. Laut David Smith, Product Marketing Manager, MSP Microcontrollers, Texas Instruments (TI), sind für dieses Jahr weitere wichtige Neuankündigungen in diesem Bereich zu erwarten. Für die Hardware-Entwicklung auf Basis der 16-Bit-MSP-MCUs steht das kostengünstige Ecosystem rund um das LaunchPad Entwicklungssystem mit fünf LaunchPad-Kits zur Verfügung. Hinzu kommen noch diverse Evaluierungs-Boards, Target-Sockets und Programmier-Tools für den Flash. Die Software-Entwickler können die TI-IDE "Code Composer Studio", IAR Embedded Workbench und GCC nutzen. Auch Energia wird in der Rapid-Prototyping-Arena immer populärer. Dazu kommen noch Tools wie Energy Trace, DriverLib und Resource Explorer, die den Entwicklern ebenfalls zur Verfügung stehen.

Renesas Electronics
 
Der 16-Bit-MCU-Markt ist für Reneas wichtig, schon historisch bedingt, weil Renesas in diesem Marktsegment über viele Jahre hinweg der führende Hersteller war. Dementsprechend wird das Unternehmen sein 16-Bit-MCU-Portfolio auf Basis seiner jüngsten RL78-Familie auch zukünftig erweitern. Die 16-Bit-Familie RL78 bietet laut Bernd Westhoff, Global Product Marketing Teamleader, Industrial & Communications Business Group, Renesas Electronics Europe, den Entwicklern den Vorteil eines leistungsfähigeren Cores. Die Controller sind aber trotzdem sehr kostengünstig und extrem energiesparend. Damit eignen sie sich für viele Anwendungen wie eine optimierte Systemsteuerung in der Weißen Ware, Building Automation sowie eine große Anzahl von industriellen Sensoranwendungen, in denen kleine Gehäusegrößen, hohe Temperaturfestigkeit und ein analoges Frontend obligatorisch sind. Westhoff: "Die RL78-Familie wächst kontinuierlich, weil wir viele neue Peripheriefunktionen wie dedizierte analoge Frontends kosteneffektiv hinzufügen und damit spezielle Anwendungen wie Leistungs- oder Flussmessung adressieren können." Die Möglichkeit, die Familie mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Technologien auszustatten, erlaube es Renesas, auch Funktionalitäten wie Funkschnittstellen hinzuzufügen, zum Beispiel BLE. Westhoff: "Die Peripherals in Kombination mit der Energieeffizienz der RL78-Controller und sehr kleinen Gehäusevarianten mit geringer Anschlusszahl machen es für unsere Kunden möglich, Produkte mit sehr niedrigen Systemkosten zu entwickeln."