Mikrokontroléry MAX32666: Darwin s číslem šelmy

Na trhu máme součástky, jejichž krkolomné označení si snad nezapamatujete ani po letech používání, zatímco jiné vám utkví v paměti hned napoprvé, třeba jako FETy eGaN s chytlavým názvem od firmy EPC [1]. V podobném duchu nyní přichází i další novinka z dílny Maxim Integrated, jen těch tranzistorů bude uvnitř hostit o poznání více. Pravda, mikrokontroléru by stačilo upozorňovat na sebe už jen svou bohatou výbavou, nicméně výrobce tentokrát zašel ještě dál. Nikdo by zřejmě neměl pochybovat o tom, že nasazení, se kterým vymýšlí nové produkty, bude doslova „pekelné“.

Do základu s BLE 5.2

Vybočovat se dá různými způsoby. Maxim u svých mikrokontrolérů s mimořádně nízkou vlastní spotřebou např. již v minulosti odkazoval na jméno známého přírodovědce [2] – na webových stránkách DPS Elektronika od A do Z viz také nedávno představené MCU generace U, obvody MAX32670 se 100MHz jádrem Arm® Cortex®-M4, FPU, 384 kB Flash a 160 kB SRAM [3]. Aktuálně se však výrobce ve stejné skupině součástek nezastavuje ani před číslem šelmy. Dalo by se nechvalně známému a nyní již nebezpečně blízkému trojčíslí nějak vyhnout? Určitě ano, jen by nesmělo zapadat do posloupnosti čtyř mikrokontrolérů Darwin MAX32665 – MAX32668 generace UB.

Mikrokontroléry v kombinaci s audio DSP, jinak též obvody MAX32666, kterými se Maxim pochlubil v červenci [4], rozhodně netápou, a pokud jde o jejich využití, mají docela jasno: propojené domácnosti, herní zařízení, naslouchátka, průmyslové snímače, nositelná elektronika využívaná v oblasti fitness nebo např. při placení a v neposlední řadě i samotná telemedicína postavená na přenosu klíčových informací na dálku – to je pouze krátký výčet možných aplikací pro naše MCU z jinak obsáhlého a neustále rostoucího internetu věcí.

Všechny bude spojovat silná potřeba bezdrátové komunikace, kterou mikrokontroléry samozřejmě rády zprostředkují. Na druhou stranu si však velmi dobře uvědomují, že podpora rozhraní Bluetooth Low Energy 5.2 ještě nemusí sama o sobě zdaleka stačit. Ke slovu se proto dostává i řada dalších užitečných funkcí vyplývajících ze zjednodušeného blokového diagramu na obr. 3. Vývojáři propojených zařízení, šetřící drahocenný prostor už jen zvolenou baterií mincového typu, proto zpozorní.

MCU jsou fajn, ale stačí jeden

Energeticky nenáročné mikrokontroléry Darwin MAX32666 vybavené dvěma jádry Arm® Cortex®-M4 taktovanými až na 96 MHz s FPU a také Bluetooth 5, včetně spousty dalších periférií či rozhraní (např. HS-USB, SD, SDIO, MMC, SDHC, microSD™, SPI, UART, I²C, TDM, PCM, I²S či PDM pro dva mikrofony s digitálním výstupem), nabízí v rámci jediné součástky možnosti robustní paměti včetně celkového systému zabezpečení, komunikační vf rozhraní, posílené zpracování obrovského množství dat, a dokonce i vlastní řízení napájení, tedy funkce, které bývá jindy nutné ošetřit větším počtem integrovaných obvodů, dodatečné mikrokontroléry nevyjímaje.

Moderní aplikace ze světa IoT nemusí být vůbec jednoduché, což se také nepříznivě odráží na počtu používaných součástek. První procesor může v takových případech dohlížet na chod aplikace a další již poslouží třeba jako sensor hub. K tomu připočítejme samostatně řešené rozhraní BLE a nejednou též obvody typu PMIC navržené pro efektivní správu napájení (Power Management IC). Co když se nám ale nedostává dalšího místa – nejen pro větší baterii, ale zvláště na destičce plošného spoje? V tom případě musí nastoupit vyšší míra integrace.

Bezpečně již na úrovni paměti

U nových mikrokontrolérů MAX32666 počítejte s vlastní pamětí Flash o velikosti 1 MB ve dvou bankách po 512 kB [5]. Každá z nich přitom umožňuje aktualizovat ve stylu „over the air“. K dispozici je také 560 kB SRAM nebo trojí 16kB cache. S ohledem na ještě vyšší spolehlivost i při zcela běžném provozu máme pro všechny tři druhy paměti rovněž k dispozici principy ECC řešící otázky SEC a DED, tzn. „Single Error Correction“ a „Double Error Detection“ (v případě bloků SRAM takto uvažujeme hned 448 kB). Není již proto nutné podstupovat riziko nechtěného přepisu dat a ohrožovat přitom správný chod celého systému.

Pokud jde o bezdrátové rozhraní BLE 5.2, bude možné počítat s propustností 1, resp. 2 Mbps, za předpokladu Long Range pak 125 kbps a 500 kbps. Výrobce u svého transceiveru s přizpůsobením přímo na čipu udává citlivost –95 dBm a výstupní výkon až +4,5 dBm. Při zajišťování maximální bezpečnosti pro aplikace, resp. ochrany před kybernetickými útoky, je dále potřeba odkázat na přítomný blok TPU (Trust Protection Unit).

Ještě jednou SIMO

Analogově-číslicový převodník typu Delta-Sigma s desetibitovým rozlišením, vzorkující rychlostí 7,8 ksps, který je určený ke spolupráci s vnějšími snímači, nyní počítá s osmi vstupy. Za předpokladu vstupů či výstupů GPIO pro zcela obecné využití se pak dostáváme až k necelým padesáti vývodům. Na malých pouzdrech typu WLP u takto vznikajících mikrokontrolérů MAX32666 přitom stále naměříte jen 3,8 × 4,2 mm. Při odběru jednoho tisíce kusů se cena za jedno vyhotovení pohybuje zhruba od šesti dolarů výše. Celkový počet 109 vývodů bude ještě u druhé varianty CTBGA dále navýšen až na 121.

Proudovou spotřebu jádra MCU se třemi šestkami v aktivním režimu minimalizujeme díky dynamicky odstupňovanému napětí. Poplatně paměti cache výrobce při 3,3 V uvádí odběr 27,3 μA/MHz. Aby se však mohl konečně zbavit závislosti na samostatných obvodech PMIC pro řízení napájení, vydává se cestou vestavěného spínaného zdroje, kdy navzdory jediné indukčnosti dokáže obsluhovat klidně i větší počet výstupů. Zvolenou technologii SIMO, jejíž název neodkazuje na nic jiného než „single-inductor, multiple-output“, již můžete znát z našich dřívějších článků – principům činnosti jsme se blíže věnovali např. v [6].