Die Abtastung der Umgebung ist eine Kernfunktion von Milliarden von eingebetteten Systemen, die im Internet der Dinge (IoT) betrieben werden. Aus diesem Grund bieten MCU-Lieferanten Unterstützung für Sensortechnologie als Bestandteil ihrer IoT-Lösungen, einschließlich ausgefeilter Sensorfusionskapazitäten.
Die branchenspezifische Forschungsgesellschaft Gartner Inc. definiert IoT als Netzwerk von Gegenständen, die eingebettete Technologie zur Kommunikation und Abtastung oder zur Interaktion mit ihrem inneren Zustand oder der äußeren Umgebung umfassen. Sensoren übernehmen bei sehr vielen eingebetteten IoT-Systemen die zentrale Aufgabe. Beispielsweise eröffnet das rasch expandierende Segment der Sensornetzwerke unermessliche neue Wachstumschancen. Dabei werde Hunderte oder gar Tausende Geräte miteinander verknüpft, um gemeinsam umfangreiche Abtastaufgaben wie etwa Luftreinheitsüberwachung oder Ermittlung der Wasserqualität auszuführen.
In einem Beispiel für die Wachstumsentwicklung in einem einzigen Marktsegment wird sich der globale Marktumsatz für in industriellen IoT-Geräten verwendete MEMS laut einer Prognose des Marktforschungsunternehmens IHS Technology von 16 Millionen US-Dollar im Jahr 2013 auf 120 Millionen US-Dollar im Jahr 2018 erhöhen. Die weltweiten Marktlieferungen für industrielle IoT-Ausrüstung werden erwartungsgemäß von 1,8 Milliarden Einheiten im Jahr 2013 auf 7,3 Milliarden im Jahr 2025 anwachsen.
Der industrielle IoT-Markt umfasst ein vielfältiges Angebot an Ausrüstungskomponenten, wie etwa Netzknoten, Controller und Infrastruktur, die auf Märkten verwendet werden, deren Bandbreite sich von Gebäudeautomation über gewerblichen Transport, Chipkarten, Industrieautomation, Lichttechnik bis hin zum Gesundheitswesen erstreckt. Bei dieser Art der Ausrüstung kommt eine Serie von Sensorarten nach dem Prinzip mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) zum Einsatz, zum Beispiel Beschleunigungsmesser, Drucksensoren, Zeitsteuerungskomponenten und Mikrofone.
Manche an Sensoren ausgerichtete eingebettete Systeme erhöhen ihre Komplexität durch Integration der Eingaben mehrerer Geräte. Beispielsweise ist es denkbar, dass ein IoT-Knoten zur Bewegungserkennung drei Arten von MEMS-Sensoren in sich vereint: Beschleunigungsmesser, Gyroskope und Magnetometer. Ein Knoten zur Umgebungserfassung kann Helligkeits-, Farb-, Temperatur-, Druck- und Luftfeuchtigkeitssensoren einsetzen.
Für sich genommen ist jede Sensorart Beschränkungen in bestimmten Bereichen wie Genauigkeit und Ansprechempfindlichkeit unterworfen. Um bei allen diesen Geräten die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen, müssen bei eingebetteten Systemen im IoT alle Sensorsignale miteinander verschmolzen werden. Solch eine Sensorfusion erfordert sowohl die entsprechende Software als auch die Prozessorleistung, um die Ausgaben der Sensoren kombinieren, sammeln und auf einem Prozessor auswerten zu können. Alle Teile zu einer Sensorfusion zusammenzusetzen, kann Entwickler eingebetteter Systeme vor eine erhebliche technische Herausforderung stellen.
Anbieter von MCUs für IoT-Anwendungen können das Problem dadurch abschwächen, dass sie mit Partnern an der Entwicklung von Lösungen arbeiten, bei denen Mikrocontroller, Sensoren, Software und Designinstrumente für Sensorfusion kombiniert werden.
Der MCU-Hersteller Atmel Corp. hat beispielsweise Sensor-Hub-Lösungen im Angebot. Die Lösung umfasst die MCU-Reihe ARM-Cortex von Atmel sowie Sensoren und Fusionssoftware mehrerer Anbieter. Zu den Partnern bei der Sensor-Hub-Lösung zählen Anbieter wie Asahi Kasei Microdevices Corp., Bosch und Kionix Inc.
Mit zunehmender Komplexität der Sensorlösungen in eingebetteten IoT-Systemen werden Hersteller von MCUs eine immer wichtigere Rolle dabei spielen, Hersteller bei der Umsetzung einer Sensorfusion zu unterstützen.