eng
Выпуск #4/2012
Микроконтроллеры и приемопередатчики компании Energy Micro – преимущества и применение
Просмотры: 2798
Сегодня повсеместно используются портативные электронные устройства с автономным питанием. Очевидно – для них нужна элементная база с минимальным энергопотреблением, что позволяет существенно увеличить срок службы батарей. Эта задача успешно решается в микроконтроллерах многих ведущих производителей. Но даже на их фоне выделяются микроконтроллеры EFM32 компании Energy Micro, обладающие рекордно низким энергопотреблением. О том, как выглядит сегодня модельный ряд продуктов Energy Micro и где они используются, нам рассказал Андреас Коллер, – вице-президент по продажам и маркетингу компании Energy Micro, – с которым мы встретились на выставке “ЭкспоЭлектроника 2012” в Москве
Микроконтроллеры EFM32
Напомним основные особенности микроконтроллеров EFM32 компании Energy Micro. Они построены на ядрах ARM Cortex – M0, M3 или M4, в зависимости от семейства. Микроконтроллеры имеют широкий набор периферии: тактовые генераторы, системы управления энергопотреблением, последовательные интерфейсы, порты ввода-вывода, таймеры, ЦАП, АЦП, системы безопасности и др. (рис.1).
Микроконтроллеры EFM32 изначально разрабатывались с расчетом на максимально низкое энергопотребление. Разработчики дали им название Gecko – геккон. И действительно, работа EFM32 во многом напоминает поведение этого пресмыкающегося. Геккон большую часть времени спит, но с открытыми глазами, и при этом не прекращает следить за добычей. Как только приближается муха, геккон мгновенно просыпается, ловит добычу, съедает ее, а потом снова переходит в "спящий режим". Микроконтроллеры EFM32 также могут большую часть времени проводить в режиме "сна", очень быстро выходить из него, выполнять необходимые действия и затем снова "засыпать".
Такие возможности обеспечиваются целым рядом технических решений, примененных в контроллерах EFM32. Например, в них предусмотрено целых пять режимов энергопотребления, в каждом из которых поддерживается работа определенных систем (см. рис.1). Процессорное ядро и периферийные устройства расходуют очень мало энергии. Так, в активном режиме микроконтроллеры могут потреблять всего 160 мА/МГц, а 12-разрядный АЦП – 9 мкА при частоте дискретизации 104 выб./c. Низкое энергопотребление обеспечивает также специальный механизм – Periferal Reflex System (PRS), который служит для прямого взаимодействия периферийных модулей, минуя центральный процессор. При этом каналы PRS можно по-разному конфигурировать, соединяя различные периферийные устройства.
Недавно семейство микроконтроллеров EFM32 пополнилось двумя сериями – Leopard Gecko и Wonder Gecko. Серия Leopard Gecko (рис.2) занимает промежуточное положение между ранее выпущенными сериями Gecko и Giant Gecko. Она также основана на ядре ARM Cortex M3, а основное отличие – в объемах памяти: от 64 до 256 Кбайт флеш-памяти и 32 Кбайт ОЗУ. Микроконтроллеры Wonder Gecko (рис.3) – наиболее мощные в семействе. Они построены на основе ARM Cortex M4F (расширенного ядра с поддержкой DSP-инструкций) и оснащены флеш-памятью от 64 до 256 Кбайт и ОЗУ 32 Кбайт. Микроконтроллеры всех серий доступны в различных корпусах (рис.4). Среди них есть и совсем миниатюрные корпуса BGA 48 размером всего 4 × 4 мм. В общей сложности семейство EFM32 сегодня насчитывает более 240 микроконтроллеров.
Важная особенность микроконтроллеров EFM32 – совместимость различных семейств по выводам (см. рис.4). Это позволяет легко выполнять модернизацию систем на основе EFM32: достаточно просто заменить микроконтроллер более мощным в таком же корпусе. Микроконтроллеры совместимы также по программному обеспечению. Единственное отличие – в серии Wonder Gecko, основанной на ядре ARM Cortex M4F, доступен расширенный набор инструкций.
Для всех микроконтроллеров EFM32 доступны эффективные и удобные средства отладки – различные комплекты разработчика (Development Kits – DK, Starter Kits – STK), позволяющие сконфигурировать микроконтроллеры для минимального энергопотребления. Компания Energy Micro предлагает также программный пакет Simplicity Studio, с помощью которого можно автоматически загружать документацию, программное обеспечение и другую информацию с сайта производителя.
Недавно компания Energy Micro объявила о начале программы по распространению бесплатных образцов. Теперь каждый может самостоятельно заказать (через сайт компании) образцы микроконтроллеров EFM32 и убедиться в их действительно уникальных характеристиках.
Приемопередатчики EFR
Компания Energy Micro разработала еще один вид продуктов – приемопередатчики EFR. Они будут представлены тремя сериями: системы на кристалле, включающие радиомодуль и микроконтроллер (серии EFR4D20x и EFR4D22x), и отдельные трансиверы, рассчитанные на использование с внешним микроконтроллером (серия EFR4D40x) (рис.5). Серии EFR4D20x и EFR4D22x построены на базе микроконтроллеров EFM32. Это позволило добиться очень низкого энергопотребления. Так, в режиме приема (RX) потребляемый ток равен 4 мА, а в режиме передачи – от 5 до 14 мА (в зависимости от мощности и частотного диапазона). При этом устройства EFR обладают превосходными характеристиками приема-передачи:
чувствительность – от -121 до -95 дБм (в зависимости от модуляции и скорости передачи);
максимальная выходная мощность – +17 дБм на частоте 868 МГц и +13 дБм на 2,4 ГГц;
скорость передачи данных – от 300 бит/с до 4 Мбит/с.
Устройства EFR поддерживают различные протоколы (802.15.4(g), 6LoWPAN, (RF4CE) ZigBee, Bluetooth LE, KNX, ANT+ и др.), а также разные форматы модуляции ((4)(G)FSK/MSK/O-QPSK/BPSK/OOK/ASK). Приемопередатчики EFR выпускаются с антенными блоками, рассчитанными на различные диапазоны частот (см. рис.5), остальные модули в них идентичны.
Приемопередатчики EFR должны быть запущены в производство в 2013 году.
Области применения
Андреас Коллер говорит, что он всегда начинает разговор с потенциальными заказчиками с вопроса: интересует ли их очень низкое энергопотребление устройств? Если нет, разговор продолжать не стоит. Можно найти и другие микроконтроллеры сопоставимой производительности и функциональности. Но если речь идет о максимально низком энергопотреблении, то здесь продукты компании Energy Micro вне конкуренции. Поэтому микроконтроллеры EFM32 ориентированы на использование в первую очередь в компактных устройствах с батарейным питанием. Среди типовых применений – счетчики электроэнергии, газа и воды; пульты и датчики систем управления зданиями (контроль доступа, регулирование освещения, климат-контроль, дистанционное управление и др.); модули систем безопасности (датчики пожарной сигнализации, движения, присутствия и др.); портативные медицинские устройства; устройства для фитнеса и развлечений и др. В ряде случаев использование микроконтроллеров EFM32 позволяет увеличить срок службы батарей до четырех раз.
Перечень конкретных применений продуктов компании Energy Micro все время расширяется. Вот несколько новых примеров. Компания RTХ – ведущий поставщик беспроводных решений – применила микроконтроллер EFM32 Gecko в самом миниатюрном в мире полностью встраиваемом Wi-Fi-модуле, размеры которого всего 30 × 18 мм. Компания Pervasive Displays решила использовать микроконтроллеры EFM32 для управления устройствами с дисплеями на основе "электронной бумаги" (e-paper) (рис.6). Одно из последних применений – наручный компьютер для дайвинга SCUBAPRO Meridian (рис.7). Он будет управляться микроконтроллером EFM32G890 Gecko. Микроконтроллеры начинают применять и в России. Например, одно из специфично российских приложений – автомобильные охранные системы.
Таким образом, микроконтроллеры EFM32 успешно применяются в разнообразных портативных устройствах с батарейным питанием. Они позволяют намного продлить срок службы батарей, тем самым снижая расходы пользователей и упрощая эксплуатацию устройств.
Записал Н.Елисеев
Напомним основные особенности микроконтроллеров EFM32 компании Energy Micro. Они построены на ядрах ARM Cortex – M0, M3 или M4, в зависимости от семейства. Микроконтроллеры имеют широкий набор периферии: тактовые генераторы, системы управления энергопотреблением, последовательные интерфейсы, порты ввода-вывода, таймеры, ЦАП, АЦП, системы безопасности и др. (рис.1).
Микроконтроллеры EFM32 изначально разрабатывались с расчетом на максимально низкое энергопотребление. Разработчики дали им название Gecko – геккон. И действительно, работа EFM32 во многом напоминает поведение этого пресмыкающегося. Геккон большую часть времени спит, но с открытыми глазами, и при этом не прекращает следить за добычей. Как только приближается муха, геккон мгновенно просыпается, ловит добычу, съедает ее, а потом снова переходит в "спящий режим". Микроконтроллеры EFM32 также могут большую часть времени проводить в режиме "сна", очень быстро выходить из него, выполнять необходимые действия и затем снова "засыпать".
Такие возможности обеспечиваются целым рядом технических решений, примененных в контроллерах EFM32. Например, в них предусмотрено целых пять режимов энергопотребления, в каждом из которых поддерживается работа определенных систем (см. рис.1). Процессорное ядро и периферийные устройства расходуют очень мало энергии. Так, в активном режиме микроконтроллеры могут потреблять всего 160 мА/МГц, а 12-разрядный АЦП – 9 мкА при частоте дискретизации 104 выб./c. Низкое энергопотребление обеспечивает также специальный механизм – Periferal Reflex System (PRS), который служит для прямого взаимодействия периферийных модулей, минуя центральный процессор. При этом каналы PRS можно по-разному конфигурировать, соединяя различные периферийные устройства.
Недавно семейство микроконтроллеров EFM32 пополнилось двумя сериями – Leopard Gecko и Wonder Gecko. Серия Leopard Gecko (рис.2) занимает промежуточное положение между ранее выпущенными сериями Gecko и Giant Gecko. Она также основана на ядре ARM Cortex M3, а основное отличие – в объемах памяти: от 64 до 256 Кбайт флеш-памяти и 32 Кбайт ОЗУ. Микроконтроллеры Wonder Gecko (рис.3) – наиболее мощные в семействе. Они построены на основе ARM Cortex M4F (расширенного ядра с поддержкой DSP-инструкций) и оснащены флеш-памятью от 64 до 256 Кбайт и ОЗУ 32 Кбайт. Микроконтроллеры всех серий доступны в различных корпусах (рис.4). Среди них есть и совсем миниатюрные корпуса BGA 48 размером всего 4 × 4 мм. В общей сложности семейство EFM32 сегодня насчитывает более 240 микроконтроллеров.
Важная особенность микроконтроллеров EFM32 – совместимость различных семейств по выводам (см. рис.4). Это позволяет легко выполнять модернизацию систем на основе EFM32: достаточно просто заменить микроконтроллер более мощным в таком же корпусе. Микроконтроллеры совместимы также по программному обеспечению. Единственное отличие – в серии Wonder Gecko, основанной на ядре ARM Cortex M4F, доступен расширенный набор инструкций.
Для всех микроконтроллеров EFM32 доступны эффективные и удобные средства отладки – различные комплекты разработчика (Development Kits – DK, Starter Kits – STK), позволяющие сконфигурировать микроконтроллеры для минимального энергопотребления. Компания Energy Micro предлагает также программный пакет Simplicity Studio, с помощью которого можно автоматически загружать документацию, программное обеспечение и другую информацию с сайта производителя.
Недавно компания Energy Micro объявила о начале программы по распространению бесплатных образцов. Теперь каждый может самостоятельно заказать (через сайт компании) образцы микроконтроллеров EFM32 и убедиться в их действительно уникальных характеристиках.
Приемопередатчики EFR
Компания Energy Micro разработала еще один вид продуктов – приемопередатчики EFR. Они будут представлены тремя сериями: системы на кристалле, включающие радиомодуль и микроконтроллер (серии EFR4D20x и EFR4D22x), и отдельные трансиверы, рассчитанные на использование с внешним микроконтроллером (серия EFR4D40x) (рис.5). Серии EFR4D20x и EFR4D22x построены на базе микроконтроллеров EFM32. Это позволило добиться очень низкого энергопотребления. Так, в режиме приема (RX) потребляемый ток равен 4 мА, а в режиме передачи – от 5 до 14 мА (в зависимости от мощности и частотного диапазона). При этом устройства EFR обладают превосходными характеристиками приема-передачи:
чувствительность – от -121 до -95 дБм (в зависимости от модуляции и скорости передачи);
максимальная выходная мощность – +17 дБм на частоте 868 МГц и +13 дБм на 2,4 ГГц;
скорость передачи данных – от 300 бит/с до 4 Мбит/с.
Устройства EFR поддерживают различные протоколы (802.15.4(g), 6LoWPAN, (RF4CE) ZigBee, Bluetooth LE, KNX, ANT+ и др.), а также разные форматы модуляции ((4)(G)FSK/MSK/O-QPSK/BPSK/OOK/ASK). Приемопередатчики EFR выпускаются с антенными блоками, рассчитанными на различные диапазоны частот (см. рис.5), остальные модули в них идентичны.
Приемопередатчики EFR должны быть запущены в производство в 2013 году.
Области применения
Андреас Коллер говорит, что он всегда начинает разговор с потенциальными заказчиками с вопроса: интересует ли их очень низкое энергопотребление устройств? Если нет, разговор продолжать не стоит. Можно найти и другие микроконтроллеры сопоставимой производительности и функциональности. Но если речь идет о максимально низком энергопотреблении, то здесь продукты компании Energy Micro вне конкуренции. Поэтому микроконтроллеры EFM32 ориентированы на использование в первую очередь в компактных устройствах с батарейным питанием. Среди типовых применений – счетчики электроэнергии, газа и воды; пульты и датчики систем управления зданиями (контроль доступа, регулирование освещения, климат-контроль, дистанционное управление и др.); модули систем безопасности (датчики пожарной сигнализации, движения, присутствия и др.); портативные медицинские устройства; устройства для фитнеса и развлечений и др. В ряде случаев использование микроконтроллеров EFM32 позволяет увеличить срок службы батарей до четырех раз.
Перечень конкретных применений продуктов компании Energy Micro все время расширяется. Вот несколько новых примеров. Компания RTХ – ведущий поставщик беспроводных решений – применила микроконтроллер EFM32 Gecko в самом миниатюрном в мире полностью встраиваемом Wi-Fi-модуле, размеры которого всего 30 × 18 мм. Компания Pervasive Displays решила использовать микроконтроллеры EFM32 для управления устройствами с дисплеями на основе "электронной бумаги" (e-paper) (рис.6). Одно из последних применений – наручный компьютер для дайвинга SCUBAPRO Meridian (рис.7). Он будет управляться микроконтроллером EFM32G890 Gecko. Микроконтроллеры начинают применять и в России. Например, одно из специфично российских приложений – автомобильные охранные системы.
Таким образом, микроконтроллеры EFM32 успешно применяются в разнообразных портативных устройствах с батарейным питанием. Они позволяют намного продлить срок службы батарей, тем самым снижая расходы пользователей и упрощая эксплуатацию устройств.
Записал Н.Елисеев
Отзывы читателей
