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拓展IoT應用優勢 選擇最適用的MCU特性和功能

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Silicon Labs(芯科實驗室)亞太區MCU資深行銷經理彭志昌。
Silicon Labs(芯科實驗室)亞太區MCU資深行銷經理彭志昌。

嵌入式產品需要能源低、效率高的處理器,Silicon Labs(芯科實驗室)推出簡化且一致化的開發工具,從產品概念到成本過程中,完整協助工程師快速優化設計並評估耗電量,進而採購適合的MCU產品,以減少產品開發週期…

從開發工具出發  以選擇適切的MCU產品

Silicon Labs(芯科實驗室)亞太區MCU資深行銷經理彭志昌先生,針對「高效能源的MCU與工具」之議題做演說。他表示Silicon Labs為其工具做了調查,發現越來越多客戶在選擇MCU時,會在意開發工具的功能完整性。由於MCU供應商越來越多、型號繁多增加選擇上的困難度、產品功能越強使低功耗要求也越來越高、產品開發週期越來越短,這些都是MCU廠商所面臨的重大挑戰。

Silicon Labs推出的開發工具Simplicity Studio,不單可做8位元MCU的開發,也能支援32位元MCU,亦可支援無線通訊SoC的開發。亦即只要一套開發工具,即可選擇不同的MCU產品,來做出各式應用。

不只是開發工具  更是一套生態系統

彭志昌提到,運用Simplicity Studio讓IoT產品開發更簡單、更方便,因此它不僅是開發工具,更是一套生態系統(Ecosystem),可提供多元的支援程度以簡化開發流程,從產品的概念到最終的成品。

其功能包含IDE開發軟體、編譯工具、連接庫、參考庫、相關產品文覽、技術手冊、論壇、電子貿易等工具,這些軟體都可以從Silicon Labs的網站免費下載。能為整個嵌入式系統的開發過程提供完整解決方案。

彭志昌表示,透過Simplicity Studio,可讓開發者在設計系統的過程,能夠針對系統需要的性能與功耗,提供適合的產品代碼,讓開發者可以快速對MCU做初步的評估,減少產品開發時程。他實際操作展示這個全新的Energy Profiler(能源分析儀)各種功能,像是具備絕佳正確度與信賴度、電流波形圖、搭配來源程式碼(Source Code)檢視、功能列表等特色。

Energy Profiler在執行畫面上,劃分了有:正確電流圖、Session計數器、X&Y軸放大功能、Y軸電流/X軸時間、繪圖控制、顯示模式切換、電壓檢視、門檻設定等8大功能。以Session計數器為例,可在優化的過程中,將功耗儲存起來,並為這個設計電路做評分(1?10分,10分是最佳功耗設計),以便開發者可與其他Session做對比,並選擇適合的MCU。

與眾不同的32位元EFM32 MCU

芯科實驗室的MCU產品,包括32位元的EFM32 Gecko系列,與8位元的EFM8 Bee系列。前者有ARM Cortex-M0+、M3與M4F的核心,具備 900nA (休眠)與110uA/MHz的超低功耗,週邊可獨立運作,與接腳?軟體相容及移轉等工特色。而後者則以8051核心架構與生態系統為主,其週邊採用小型封裝,並有最小3x3mm的USB單晶片,以及成本低的特色,來協助開發者開發出各式嵌入式系統。

EFM32與其他廠商提供的ARM Cortex-M微控制器相比,優勢在於週邊裝置都可獨立運作,當CPU停止運作時,其他週邊不受影響,此外還具備5種功耗模式(EM0?EM4),讓設計出來的產品能夠善用每一度電。

彭志昌以電池壽命與能量耗用的關係,透過功耗=電源x時間的公式,來說明EFM32的10種優勢。包括:1. 超低動態功耗、 2. 處理時間更短、3. 超快喚醒時間、4. 極低待機電量、5. 週邊獨立運作、6. 週邊反饋系統、7. 超棒能源模式設計、8. 週邊能效超高、9. 低能源感應器介面、10. 所有EFM32產品組合都是可以軟體相容的。

8位元EFM8 MCU與無線MCU介紹

Silicon Labs於2月推出全新的EFM8 MCU家族,提供超高性能(50MHz、低功耗、週邊存取快,未來會有72MHz的產品出來)、性價比高(超小封裝、高度整合、少即是多)、簡化設計(移轉簡易、工具一致、共通系統工具)等特性。

目前EFM8 MCU系列,有BUSY、SLEEPY、UNIVERSAL等3種系列。BUSY提供50MHz最高時脈,100K的採購量,每顆僅售0.19美元。SLEEPY為25MHz的低功耗平台,睡眠模式僅耗50nA,運作模式下每MHz僅耗150uA,(alan) 100K的採購量,僅要0.29美元。UNIVERSAL帶有USB模組,免外加晶片,低功耗USB模式,整合USB充電功能。

彭志昌接下來說明EFM8的各種優勢,像是1. 處理器核心(25?50MHz,70%指令集僅須單或兩週期,僅需要極少記憶體)、2. 數位週邊效率高(獨立運作以減少CPU負載等)、3. 高效類比週邊 (具備ADC、溫度感測、比較器、參考電壓,部份產品具備電流感測功能)、4. 高度整合(3x3mm超小空間,還整合USB功能)、5. 一致性的性能(不同電壓?溫度都有相同性能)、6. 超低功耗(運作?待機/USB模式都超省電,提升電池壽命)。

EFM8在佈線上,可依需求來選擇啓用晶片內的部份功能,減少干擾的情況,亦可避免做任何跳線。而在EFM8產品組合中的30多種型號裡,每個都具備程式碼相容能力,而BUSY系列的3x3mm也具備接腳相容的設計。

至於在Sub-G的無線MCU產品組合部份,採32位元ARM Cortex MCU,具備高功效的特色,並可搭配EFM產品線使用。Silicon Labs提供業界最高效能、最高整合度與能效的8位元MCU、能效與低功耗的32位元MCU以及Sub-G無線MCU,搭配自家的Simplicity Studio,來協助工程師從產品概念、評估到實作,都能設計出低功耗或無線的產品,以減少工程師們在開發嵌入式或物聯網產品的開發週期。