De MCU’s van de volgende generatie

Deze bieden betere ontwerptechnieken, extra functies en verbruiken minder vermogen

De al jarenlang toenemende populariteit van draagbare, batterijgevoede toepassingen heeft ertoe geleid dat ontwerpers steeds meer functies in kleinere behuizingen proppen. Deze toename van functies, met name bij draadloze communicatie, stelt steeds zwaardere eisen aan de voedingsbron van systemen.

De uitdaging is om de gewenste systeemfuncties te implementeren en tegelijkertijd de levensduur van de batterij te verlengen. Dankzij de vooruitgang op microprocessorgebied, waarbij allerlei functies en periferiebouwstenen worden geïntegreerd, is het vermogensbeheer in ingebedde ontwerpen slimmer geworden en gemakkelijker te implementeren. Deze MCU’s hebben bovendien betere ontwerptechnieken mogelijk gemaakt.

Doe meer met minder vermogen
Het lijkt erop dat alles om ons heen steeds slimmer wordt en dat alles steeds meer aan elkaar hangt. Uw schoenen hebben nu sensoren die u kunnen vertellen hoe u uw looptijd kunt verbeteren door uw tempo weer te geven op uw mobiele telefoon. Uw weegschaal kan automatisch uw gewicht opslaan in de op cloud-gebaseerde volgtoepassing, en deze kan u meteen vertellen waarom het eten van die laatste vette hap eigenlijk niet zo’n goed idee was – via een melding op uw mobiele telefoon. Uw huisalarmcentrale kan u informeren over een lek in uw garage via een tekstbericht, dankzij een kleine draadloze sensor die bijvoorbeeld naast een boiler is geplaatst, of het onderlopen van een kelder signaleren.

De toename in populariteit van draagbare batterijgevoede toepassingen is exponentieel toegenomen, dankzij de jarenlange technologische vooruitgang. Ontwerpers worden continu onder druk gezet om steeds meer functies toe te voegen aan hun producten en tegelijkertijd de afmetingen te verkleinen voor elk opeenvolgend ontwerp. Deze extra functies vragen echter meer van de voedingsbron van het systeem. De uitdaging bestaat er in om deze nieuwe functies te implementeren en tegelijkertijd de levensduur van de batterij te verlengen, en dat allemaal binnen kleinere afmetingen.

De conventionele benadering bij het ontwerpen van batterijgevoede toepassingen is om zoveel mogelijk modulen zo lang mogelijk in een toestand van lage vermogensopname te houden. Hierbij worden ze even gewekt om de gewenste taken uit te voeren waarna ze weer in de slaapmodus worden gezet. In een complex ontwerp met meerdere MCU/MPU’s en componenten, wordt een 8-bit microcontroller met weinig pennen vaak gebruikt als systeembeheerder om huishoudelijke taken uit te voeren, zoals het in- en uitschakelen van modulen, zoals gewenst, voor een zo hoog mogelijk rendement van de voedingsbron. Niettemin beschikken de meeste ontwerpen slechts over één centrale microcontroller met een scala aan geïntegreerde periferiebouwstenen om de gewenste systeemfuncties te implementeren. Daarom wordt de vermogensopname van die microcontroller een kritische parameter. Lang niet alle microcontrollers zijn echter op dezelfde manier gemaakt voor wat betreft het laagvermogengedrag. Daarom kan een 8-bit microcontroller in veel gevallen wat dit betreft beter presteren dan een 32-bit component. Bepaalde 8-bit MCU’s nemen maar 20 nA op in de laagste vermogensinstelling, terwijl de onderste grens van 32-bitters op z’n best rond de 10 tot 20 keer hoger ligt.