Die Auswahl des besten 8- oder 32-Bit-Mikrocontrollers für das nächste Projekt

Vor nicht allzu langer Zeit waren eingebettete Systeme sehr teuer und komplex. Damit war der Einsatz auf so hoch entwickelte Systeme wie etwa Raketensteuerungen beschränkt. Nun scheint es, dass kostengünstige Mikrocontroller (MCU) allgegenwärtig sind – von Gesundheitsmonitoren, die am Handgelenk getragen werden, bis hin zu Drohnen, die mit dem Smartphone gesteuert werden. Neben der rasant steigenden Zahl von Unterhaltungselektronik-Produkten basieren auch industrielle Anwendungen wie Fahrzeugkontrollsysteme und neue Smart-Geräte wie intelligente Stromzähler zunehmend auf Embedded-Software und MCUs.

Obwohl jedes Jahr mehr als 6 Milliarden neue Mikroprozessoren verbaut werden, kommen nur etwa 100 Millionen davon (weniger als 2 Prozent) in Allzweckcomputern zum Einsatz. Der Rest davon besiedelt unsere Küche (Brotbackautomat, Küchenmaschine und Mikrowelle), das Wohnzimmer (Fernseher, Stereoanlage und Fernbedienungen) und den Arbeitsplatz (Faxgeräte, Pager, Laserdrucker, Registrierkassen und Kreditkartenleser). Mindestens eine Studie kommt zu dem Schluss, dass dieser riesige und immer noch wachsende Markt der eingebetteten Systeme bis zum Jahr 2018 ein Volumen von 194 Milliarden US-Dollar erreichen wird.
 
Neben den geringen Kosten tragen auch der geringe Stromverbrauch und der gestiegene Wirkungsgrad moderner MCU zum Wachstum dieses Segments bei. Solche Merkmale bedeuten einerseits, dass Anwendungsentwickler neue Arten von Geräten mit Batterie- oder Akkustromversorgung realisieren können, und andererseits, dass neue Funktionen möglich sind. Dazu zählen kapazitive Touch-Schnittstellen und Wireless-Konnektivität.

Im Zuge dieser Entwicklung erkannte das Unternehmen Atmel® bereits sehr früh, dass MCU eines Tages allgegenwärtig sein würden. Als Folge davon widmete sich das Unternehmen umfangreicher Forschung und Entwicklung zur Verbesserung seiner Embedded-Processing-Technologie. Dieser Vorsprung hat dazu beigetragen, dass Atmel mittlerweile einer der führenden Mikrocontroller-Hersteller weltweit ist. Atmel engagiert sich stark für die Expansion und des Internets der Dinge Geräten und konnte sich auf diesem Gebiet bereits eine Führungsposition sichern. Diese Fokussierung führte zu einer Anzahl von Verbesserungen an Atmel AVR®- und Atmel ǀ SMART ARM®-MCU-Architekturen.

Von der einfachsten Anwendung wie einer Garagentorsteuerung bis hin zu einem robusten und sicheren Automotive-Onboard-System bietet das breite Atmel-Portfolio von MCU zahlreiche Optionen für jede Anwendung – von 8 Bit bis 32 Bit. Diese MCU bieten branchenführende Leistung und Energieeffizienz.

Diese Komponenten wurden nicht nur für die Zusammenarbeit konzipiert, sondern sind durch ein Ökosystem von Technologien verbunden, hinter dem nicht nur Atmel, sondern noch weitere Entwickler und Hersteller stehen. Atmel Studio, eine kostenlose integrierte Entwicklungsumgebung
(IDE),die nahtlos mit allen Atmel 8- und 32-Bit-Architekturen zusammenarbeitet, rundet dieses Portfolio ab. Beispielsweise können Entwickler ihre aktuellen Projekte problemlos um Wireless-Konnektivität erweitern oder zukünftige Funktionsergänzungen planen. Parallel dazu lassen sich integrierte oder externe CryptoAuthentication™-Technologien nutzen, damit die Konzepte von heute auch die Sicherheitsanforderungen von morgen erfüllen.

Neben kostenlosen Tools wie Atmel Studio unterhält Atmel ein breites Ökosystem von Geschäftspartnern, die professionell unterstützte Entwicklungs- und Debugging-Tools, RTOS- und Middleware-Lösungen sowie Design-Services anbieten. Der Zugang zu dieser Vielzahl von kommerziellen Entwicklungstools mit ihren dedizierten Support-Kanälen und garantierten Antwortzeiten kann die Time-to-Market deutlich reduzieren.

8-Bit-Innovation

Wenn eine bestimmte Anwendung nicht besonders rechenintensiv ist, liefern 8-Bit- MCU leistungsstarke und energieeffiziente Datenverarbeitung, was erklärt, warum sie weiterhin in nahezu allen Marktsegmenten äußerst beliebt sind. Laut IC Insights werden 8-Bit-MCUs bis 2017 einen Anteil von 28 % an allen Einheiten ausmachen.

Atmel AVR-Technologie ist eine der führenden 8-Bit-Architekturen in der Branche. Optimiert, um die Time-to-Market zu reduzieren, basiert sie auf C- und Assemblerprogrammierung mit der branchenweit höchsten
Code-Effizienz. Kein anderer 8-Bit-MCU liefert mehr Rechenleistung mit besserer Energieeffizienz. Tatsächlich erreichen AVR-Bausteine fast 1 MIPS pro MHz.

Der AVR-Architektur ist außerdem gleichbedeutend geworden mit Ease-of-use, weshalb AVR-Komponenten die attraktivste Wahl für Studenten und Amateure sind, die Computerarchitektur und Embedded-Programmierung kennenlernen möchten. Der AVR-Prozessorkern war einer der ersten MCU mit On-Chip-Flash-Programmspeicher. Darüber hinaus ermöglicht die AVR-Architektur die In-System-Umprogrammierung. Seit der Einführung des AVR-Kerns im Jahr 1997 hat ihn seine einfache Einsetzbarkeit zur bevorzugten Processing Engine in einer Vielzahl von Anwendungen gemacht. Er wird auch in unzähligen Embedded-Projekten an Universitäten sowie in Maker-Projekten auf der ganzen Welt verwendet. Die Entscheidung für AVR als Prozessorfamilie in der bekannten Open-Source-Entwicklungsplattform Arduino bezeugt zusätzlich den Erfolg und den Ease-of-use dieser Architektur. Die Zahl erfolgreicher Crowd-finanzierter Projekte, die auf einem Atmel AVR basieren, wächst täglich.

Neben der Mehrzweck-MCU bietet Atmel eine breite Palette von anwendungsspezifischen AVR-basierten Bausteinen für Beleuchtung, intelligente Akkus, Industrie- und Automobilanwendungen. Ein riesiger und schnell wachsender Einsatzbereich ist das WLAN. Tatsächlich gehören HF-Module mehr und mehr zur Standard-Peripherie von Atmel-MCU aller Größen und Bandbreiten.

Zu den vielen Gründen, die für Atmel-Komponenten sprechen, zählt auch der sehr niedrige Stromverbrauch. Das Code-effiziente Design und die monozyklische Programmausführung bedeuten außerdem höhere Verarbeitungsleistung als vergleichbare 8-Bit-Produkte. Es ist wichtig zu wissen, dass der Codesatz der AVR-Architektur von Anfang an für C-Code optimiert wurde, nicht für Assemblersprache. Dies liegt zum Teil daran, dass das AVR-Design realisiert wurde, nachdem sich die Sprache C bereits als De-facto-Standard für Embedded-Systeme etabliert hatte. Die AVR-Entwickler der Anfangszeit arbeiteten eng mit den Compiler-Programmieren bei IAR Systems zusammen, dem branchenweit führenden schwedischen Hersteller von C und C ++ Compilern und Debuggern. Damit sollte sichergestellt werden, dass der Befehlssatz für die effizientere Kompilierung von Hochsprachen geeignet war. Diese Zusammenarbeit war maßgeblich für die Optimierung der C-Anweisungen. Der Anwender erhält die Möglichkeit, die Anweisungen in zwei Positionen zu schreiben, was die monozyklische Ausführung von Fetch-Befehlen ermöglicht (sowohl für das eigentliche Programm als auch für die Daten).

Atmel verbessert sein AVR-Portfolio mit laufenden Innovationen und Verfeinerungen ständig. Zum Beispiel rührt die branchenführende Low-Power-Charakteristik der AVR-Bausteine nicht nur vom effizienten Architektur-Design her, sondern auch von Features wie dem einzigartigen Atmel-Event-System, das es den Peripheriegeräte ermöglicht, ohne Beteiligung von CPU- oder Bus-Ressourcen direkt miteinander zu kommunizieren.

Industrie Ökosystem-fördert Best-of-Breed-32-Bit-MCU

Während Konsumgüter und industrielle Anwendungen immer komplexer werden und immer anspruchsvollere Funktionen wie Touch-Schnittstellen und Wireless-Konnektivität mitbringen müssen, steigt auf der anderen Seite der Bedarf an Leistung und Skalierbarkeit. In einer einfachen Anwendung wie einem Wasserstandssensor beispielsweise, könnte ein 8-Bit-MCU die ideale Mischung aus Wirtschaftlichkeit und Leistung bieten. Sobald das Konzept jedoch auf viele Wasserstandssensoren ausgedehnt wird, die über eine Cloud-basierte Anwendung verknüpft sind, werden die Anforderungen komplexer. Die Verbindung mit dem

Internet erfordert einiges an Rechenleistung, um einen TCIP-Stack bewältigen zu können. TCIP ist ein kompliziertes Protokoll und erfordert RAM-Pufferung, was die Notwendigkeit für größere Flash-und RAM-Speicher sowie für Sicherheit mit sich bringt, um den Datenverkehr zu und vom Netzwerk zu verschlüsseln. Analog dazu verlangen viele Designs nach kapazitiven Touch-Schnittstellen, die wiederum mehr Rechenleistung erfordern,.


Solche Konstellationen rechtfertigen den Umstieg auf eine 32-Bit-Prozessor-Architektur wie die der Prozessorfamilie ARM Cortex®. Manchmal entscheiden sich Entwickler auch dafür, von vornherein auf 32 Bit zu setzen, bevor die Leistungsgrenzen eines 8-Bit-Systems zum Hindernis werden.
Die daraus entstehende Zukunftssicherheit verhindert gleichzeitig, dass der 8-Bit-Code auf einem 32-Bit-System nicht wiederverwendbar ist, wie dies bei manchen Herstellern der Fall ist.

In der Kombination von branchenführender Leistung und Energieeffizienz sind Atmel | SMART ARM-basierte MCU die Fortführung einer jahrzehntelangen Geschichte der Innovation, einschließlich des ersten On-Chip-Flash-Speichers. Sie bieten 8-Bit-Benutzerfreundlichkeit in einer 32-Bit-MCU und reichen von Entry-Level-Chips bis hin zu hochintegrierten Flash-basierten Produkten mit umfangreicher Konnektivität, verbesserten Schnittstellen und robusten Sicherheitsfunktionen. Diese fortschrittlichen Atmel-ARM-basierten MCUs sollen die Systemsteuerung und das Management der Benutzerschnittstelle optimieren.

Wenn höhere Rechenleistung verlangt ist, liefern diese Chips im Vergleich zu 8-Bit-MCUs mehr als die 10-fache Leistung. Dennoch sind auch diese 32-Bit-Chips auf bemerkenswert niedrigen Stromverbrauch ausgelegt. Tatsächlich ist der Ultra-Low-Power Atmel | SMART SAM L21 die 32-Bit-ARM-basierte MCU mit dem niedrigsten Stromverbrauch der Welt.

Was bedeutet Low-Power für heutige Anwendungen? Beispielsweise kann ein Wearable mit einer einfachen Touch-Schnittstelle oder ein Sensor im Internet der Dinge mit einer einzigen Batterie mehr als ein Jahrzehnt betrieben werden. Der SAM L21 verbraucht weniger als ein Drittel des Stroms als vergleichbare Lösungen und kann im aktiven Modus mit nur 35 µA/MHz betrieben werden. Im Betrieb mit 32 kB während der Ausführung einer Echtzeituhr werden nur 940 nA verbraucht. Einzigartig ist, dass dieser ultraniedrige Stromverbrauch im aktiven Modus ohne Begrenzung der Flash- oder SRAM-Größe erreicht wird – ideal für das Internet der Dinge, Fitnessbänder, Smart Metering, Human Interface Devices und andere batteriebetriebene Anwendungen, bei denen große eingebettete Speicher benötigt werden. Um die CPU von rechenintensiven Aufgaben wie kapazitiver Touch-Sensorik zu entlasten, werden solche Aufgaben zunehmend auf intelligente Standalone-Peripheriegeräte ausgelagert. Zur weiteren Vereinfachung des Programmablaufs und zur Senkung des Stromverbrauchs werden diese Peripheriebausteine ereignisgesteuert und ohne Eingriff der CPU betrieben.


Wie die Atmel AVR-Architektur basiert die ARM-Architektur auf einem reduzierten Befehlssatz (RISC), der deutlich weniger Transistoren als Legacy-Architekturen wie MIPS benötigt. Dies bietet eine Reihe von Vorteilen, wie beispielsweise kleinere Programmgröße und kürzere Software-Entwicklungszeiten.

Darüber hinaus hat Atmel seine ARM-basierten Produkte mit einer Reihe von einzigartigen Innovationen aufgewertet, etwa mit einem SERCOM-Modul, das die Kombination von bis zu fünf USARTs ermöglicht. Diese Funktion reduziert nicht nur die Stücklistenkosten, sondern bietet auch mehr Flexibilität beim Layout.

Atmel | SMART ARM-basierte MCUs sind skalierbar, kompatibel, energieeffizient und einfach anzuwenden. Für Atmel-Kunden ist ein weiterer wichtiger Vorteil die bessere Wiederverwendbarkeit der Software, die es nicht nur einfach macht, innerhalb der Atmel | SMART-Familien nach oben und untern zu wechseln, sondern auch die Migration von 8-bit Atmel AVR-MCUs auf 32-Bit-MCUs in der Atmel | SMART-Familie wie die SAM D21 Cortex-M0+ basierten Mikrocontroller erheblich vereinfacht.

Die dynamische Technologieumgebung um die ARM-Cores bietet einen weiteren großen Vorteil,. Die Verwendung von ARM-Architektur-Prozessoren in Smartphones und Tablet-PCs wie iPad, Android und Windows RT generiert Wettbewerb, der schnelle Innovation antreibt und zur Bildung von sehr stabilen Benutzergruppen sowie zur Unterstützung dieser Systeme durch Weltklasse-Technologiepartner führen wird.

Atmel | SMART MCUs werden außerdem von einem Weltklasse-Ökosystem mit einer umfangreichen Liste von Partnern sowie umfassenden Tools und Software unterstützt, einschließlich der kostenlosen Software Atmel Studio. Dies bedeutet, dass sich Entwickler nicht auf einen Drittanbieter verlassen müssen.

Das Portfolio bietet verschiedene Modelle für alle Kundenbedürfnisse – von der Einsteigerklasse (wie dem SAMD10) bis zu voll ausgestatteten MCUs (wie der SAM D21). Hinzu kommt, dass diese Bausteine alle mit derselben Tool-Chain, Architektur und demselben Code arbeiten, sodass der Wechsel innerhalb der Chipfamilie unproblematisch ist und der Code leicht wiederverwendet werden kann.

Schließlich kommen alle diese Chips in verschiedenen Gehäuseoptionen, einschließlich dem kleinsten Wafer-Level-Chip-Scale-Gehäuse (WLCSP) der Welt. Ein 0,454-mm-Rundraster bietet bedeutende Höhenvorteile für mobile Geräte und Wearables. Darüber hinaus maximiert eine einzigartige kappenlose Bauform die Nutzung der E/A-Pins, das die Pins für den IDO-Regler und die Reset-Pins als E/A-Pins konfiguriert werden können.

Fazit

Atmel bietet ein komplettes Portfolio von MCUs, die Einfachheit in der Anwendung, geringen Stromverbrauch und ein hohes Maß an Integration verbinden. Diese 8- und 32-Bit-Bausteine liefern eine reiche Mischung aus bewährter Technologie und bahnbrechender Innovation, wodurch sie ideal für eine neue Generation von intelligenten und sicher vernetzten Produkten geeignet sind. Die breite Palette von MCUs in diesem Portfolio ist auch einer der vielen Gründe, warum mehr als 300.000 Entwickler weltweit Atmel-Komponenten für ihre Entwürfe verwenden. Hier ist die richtige Mischung aus Leistung, Effizienz und Wirtschaftlichkeit zu finden. Gleichzeitig erlauben die großen, Code-kompatiblen Atmel-Familien die einfache und kostengünstige Wiederverwendung von Wissen, wenn es um die Verbesserung von Produkten, die Erweiterung von Produktlinien oder die Erschließung neuer Märkte geht. Die kostenlose IDE, die mit 8- und 32-Bit-Prozessoren gleichermaßen funktioniert, und nicht zu vergessen die kostengünstigen Debugger und Kits, setzen einen neuen Maßstab für den Bedienkomfort und reduzieren die Time-to-Market.

Neue Beiträge

Leider ergab Ihre Suche kein Ergebnis

Aktuelles über Elektronikkomponenten­

Wir haben unsere Datenschutzbestimmungen aktualisiert. Bitte nehmen Sie sich einen Moment Zeit, diese Änderungen zu überprüfen. Mit einem Klick auf "Ich stimme zu", stimmen Sie den Datenschutz- und Nutzungsbedingungen von Arrow Electronics zu.

Wir verwenden Cookies, um den Anwendernutzen zu vergrößern und unsere Webseite zu optimieren. Mehr über Cookies und wie man sie abschaltet finden Sie hier. Cookies und tracking Technologien können für Marketingzwecke verwendet werden.
Durch Klicken von „RICHTLINIEN AKZEPTIEREN“ stimmen Sie der Verwendung von Cookies auf Ihrem Endgerät und der Verwendung von tracking Technologien zu. Klicken Sie auf „MEHR INFORMATIONEN“ unten für mehr Informationen und Anleitungen wie man Cookies und tracking Technologien abschaltet. Das Akzeptieren von Cookies und tracking Technologien ist zwar freiwillig, das Blockieren kann aber eine korrekte Ausführung unserer Website verhindern, und bestimmte Werbung könnte für Sie weniger relevant sein.
Ihr Datenschutz ist uns wichtig. Lesen Sie mehr über unsere Datenschutzrichtlinien hier.