česky english Vítejte, dnes je úterý 29. listopad 2022

8bitové MCU v dnešních vestavných návrzích stále posilují

07.11. 2022 | Vývoj - články
Autor: Greg Robinson, Microchip
01.jpg

Jsou malé, ale o to více důležité. Trh pro 8bitové mikrokontroléry, které se při digitalizaci stávají klíčovou součástkou, což je také zdůrazněno aktuálním nedostatkem čipů, výrazně posiluje. S 8bitovými obvody se potkáváme ve všech aplikacích – někdy samostatně, ale mnohem častěji hned vedle 32bitových MCU, kterým v systému pomáhají s některými úlohami. Procesorům na vyšší úrovni tím ulehčují práci a stejně tak zde mohou zvyšovat i dosahovanou účinnost.

Základní roční nárůst o 4 až 5 % vede u zmíněných součástek k výrazným investicím do nových produktů a také nových technologií pro zpracování. Inovace na poli analogových obvodů i periférií nezávislých na jádru zlepšují vlastnosti těchto čipů a umožňují kontrolérům proniknout do ještě většího počtu aplikací, aniž by se přitom zvyšovala jejich složitost.

Zároveň to ale znamená, že jejich souvislá dodávka zde nemusí probíhat hladce. Spousta 8bitových mikrokontrolérů často využívá starších výrobních technologií, které jsou také předmětem rostoucí poptávky. Výhoda společnosti Microchip na trhu spočívá v tom, že své čipy vyrábí ve vlastních továrnách v Tempe (Arizona), Gresham (Oregon) a Colorado Springs (Colorado). Nad dodávkou tak může mít lepší kontrolu a kapacitu si rovněž přizpůsobí s ohledem na potřeby zákazníků.

To, že firma Microchip vlastní továrny, ji také umožňuje lépe podpořit praxi spojenou se zastaráváním. Zákazníci mohou proto součástky zakoupit tak dlouho, jak jen to budou potřebovat, a také po celou dobu, kdy bude mít Microchip k dispozici veškeré dílčí materiály.

Inovace spojené s analogovými obvody přítomnými na čipu a také perifériemi nezávislými na jádru pro zákazníky znamenají, že uživatelem definované funkce budou řešeny na perifériích, zatímco 8bitové jádro bude vykonávat jiné aktivity, nebo zůstane v režimu spánku. Něco takového je pro všechny druhy bezpečnostních aplikací, kdy pro zajištění funkce a také náležité činnosti monitorujeme systémy s ohledem na klíčové události, stále důležitější.

V souvislosti s řízením systému, sledováním napětí či teploty nebo přidáním filtrace u senzorů pozorujeme u 8bitových součástek obrovský vzestup. Během vývoje znamená osazení maličkého kontroléru s několika vývody pro účely monitorování stále oblíbenější řešení. Vždyť se tím také vyhneme potřebě složitého přepracování celé desky.

Ukázkovým příkladem se stávají MVIO (multi-voltage I/O) u rodiny AVR DD, což dále pomáhá snížit velikost desky. Zapracování obvodů pro posun logické úrovně přímo na čipu způsobem, aby podpořily napájení jak 5 V, tak i 1,8 V, vylučuje potřebu vnějších diskrétních součástek. Zatímco externí řešení posunu úrovně vychází pouze na pár centů, 8bitový mikrokontrolér může na rozpisce znamenat úsporu nákladů o 10 %, snížit počet součástek (včetně složitosti dodavatelského řetězce) a zjednodušit i návrh samotné desky. V oblasti návrhu spotřební elektroniky i automobilové techniky se pokaždé jedná o kýžené řešení.

U větších desek s 32bitovým mikrokontrolérem, třeba v průmyslových systémech či návrzích pro datová centra, může přidání drobných 8bitových MCU představovat snadný způsob, jak monitorovat teplotu, napětí a proud. S přispěním jejich vlastních rozhraní I2C se potřebná informace dostane až k hlavnímu systémovému kontroléru, který tak má lepší přehled o chování desky, což také zvyšuje spolehlivost.

Podobně jsou na tom u nejnovějších součástek i bloky ADCC (Analog to Digital Converter with Computation), které nám snižují potřebu vnějších prvků pro filtraci. Jakmile v rámci ADCC zajistíme zpracování, bude možné nezávisle průměrovat signály a na menší ploše desky docílit ještě kvalitnějších výsledků.

Všechny zmíněné faktory jsou v Microchipu hybnou silou k investicím do všech tří továren pro své 8bitové mikrokontroléry AVR a PIC, stejně jako je tomu v případě podnikové kompletace v Thajsku a testování v Thajsku nebo na Filipínách. Zmíněný způsob kontroly nad celým dodavatelským řetězcem pak pomáhá předcházet komplikacím, které se u třetí strany pojí s montáží či testováním.

Microchip se i nadále věnuje jak jádrům mikrokontrolérů PIC, tak i AVR, včetně spousty nových funkcí a inovací u obou architektur. Z pohledu návrhu, sdílení periférií a také technologií pro zpracování zde existují synergie, takže některé periférie rodiny AVR mohou přejít k PIC a další zase opačně. Vývojáři, kteří mají zkušenosti s jedním nebo i dalšími jádry si proto mohou do své aplikace vybrat vhodnou architekturu, včetně nástrojů, které se jim dobře používají. AVR by se mohly kupříkladu lépe hodit protocol stackům v komunikačních systémech, zatímco prvky PIC se možná více uplatní v aplikacích s I/O na nižší úrovni.

Obě rodiny se společně pojí s ekosystémem vývojových nástrojů, které návrhy s 8bitovými součástkami dále zjednodušují. MPLAB X a MPLAB Xpress Integrated Development Environment (IDE), stejně jako MPLAB Code Configurator (MCC), zde poskytují intuitivní grafické rozhraní pro vytvoření kódu aplikace a také celkového systému připraveného k výrobě – to vše rychle a pohodlně, bez ohledu na rodinu kontrolérů, které si zvolíme. Pro ty, kterým vyhovuje spíše tradiční vývojové prostředí spojené s AVR je stále podporováno, a k dispozici, Microchip Studio.

Nedostatek čipů odhalil, že firmy musí v této věci aktivně převzít kontrolu a výrobci čipů zde nejsou žádnou výjimkou. Pokud máme pod kontrolou klíčové stránky dodavatelského řetězce – od IP přes návrh jádra kontroléru a výrobní proces až po testování a kompletaci, získáme u levných součástek pro sériovou výrobu jednoznačnou výhodu. Velkou zodpovědností je ujistit se o jejich dostupnosti, kdy nic nebereme na lehkou váhu.


Greg Robinson, Associate Vice President - MCU08 Marketing

Více informací najdete na webu Microchip

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik