Mouser German Blog

Wie wählt man die beste MCU für langlebige und energieeffiziente Anwendungen aus?

(Quelle: Dmitriy Rybin/Shutterstock.com)

Der weltweite Markt für Microcontroller Units (MCUs) verzeichnet ein starkes Wachstum. Grandview Research schätzt, dass sich der Markt im Jahr 2020 auf 17,9 Milliarden US-Dollar belaufen und von 2021 bis 2028 mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 10,1 Prozent wachsen wird. Die steigende Nachfrage nach eingebetteten Steuerungssystemen in multifunktionalen Geräten sowie der Fokus auf nachhaltiges Energiemanagement spielen eine Schlüsselrolle für das Wachstum des Marktes.

Angesichts des prognostizierten Wachstums und der Tatsache, dass MCUs einfach zu programmieren sind, drängen immer mehr Wettbewerber auf den Markt. Dieser Trend hat die Stückpreise unter Druck gesetzt und die Nachfrage angekurbelt. Die MCU-Hersteller in der Branche konzentrieren sich auf die Entwicklung innovativer Designs, die drahtlose Sensorik, Konnektivität und Automatisierung unterstützen. Es gibt verschiedene Arten von MCUs, von denen jede für bestimmte Anwendungen sinnvoller ist als andere. Mit der entsprechenden Kenntnis der MCU-Typen und der typischen Anwendungen kann man die beste MCU für den jeweiligen Anwendungsfall auswählen.

MCU-Typen

Alle Mikrocontroller zeichnen sich durch einfache Programmierung, geringe Baugröße und integrationsfreundliches Design aus. Die wichtigsten MCU-Typen unterscheiden sich jedoch in einigen Nuancen, so dass einige für eine bestimmte Anwendung besser geeignet sind als andere:

• PIC (Peripheral Interface \[Micro]Controller): Der PIC basiert auf dem RISC ISA und bietet eine einfache Programmierung und hohe Geschwindigkeit.
• 8051 (System-on-Chip): Der 8051 basiert auf der Von-Neumann-Architektur und ist eine 8-Bit-MCU, die für Energiemanagement, berührungsempfindliche Funktionen, Automotive und medizinische Geräte eingesetzt wird.
• AVR (Advanced Virtual RISC): Der AVR basiert auf dem RISC ISA und einer modifizierten Harvard-Architektur und ist die kostengünstigste Wahl, ohne dabei an Effektivität einzubüßen.
• MSP (mixed-signal) - Der MSP basiert auf einigen Eigenschaften von RISC und Von-Neumann-Architektur. MSP-MCUs sind bekannt für ihren extrem niedrigen Stromverbrauch.

Anwendungen und Haupteigenschaften von MCUs

Entwickler verwenden Mikrocontroller in Geräten für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Smart Devices und Wearables. Diese Anwendungsbereiche müssen dem Verbraucher ein hohes Maß an Kontrolle ermöglichen. Die Anwendungsfälle müssen über das Internet der Dinge (IoT), Asset Tracking und RTLS oder medizinische Geräte mit dem Controller integriert werden, um das gewünschte Maß an Kontrolle zu erreichen. Für diese Bereiche ist eine einfach integrierbare, kompakte Controller-Lösung erforderlich, um den Benutzern eine optimale Kontrolle und Leistung bei der Nutzung zu bieten.{

MCUs spielen außerdem eine wichtige Rolle bei der Umsetzung des Konzepts Industrie 4.0. Sie bieten eine kompakte, langlebige und energieeffiziente Option für die Datenverarbeitung. Aufgrund ihrer geringen Baugröße eignen sie sich ideal für die Einbettung in Geräte und die Integration in Endprodukte.

MCU-Merkmale bestimmen die Auswahl

Die branchenführende MCU-Technologie bietet eine drahtlose Konnektivitätsfunktion und optimiert das Verhältnis zwischen Leistung und Stromverbrauch für das IoT. Die oben beschriebenen Anwendungen haben zwar die gleichen Anforderungen wie alle anderen MCUs, weisen aber jeweils ein oder mehrere Leistungsmerkmale auf, die für die Auswahl der geeigneten MCU ausschlaggebend sind. Bei mobilen Geräten kann ein kleiner Formfaktor die entscheidende technische Anforderung sein. Bei Smart Devices kann eine längere Batterielebensdauer das entscheidende Merkmal sein. Bei Anwendungen in der Medizintechnik können die technische Robustheit und die Integrationsmöglichkeiten die Auswahl einer MCU bestimmen. In diesen Anwendungsfällen lassen sich hervorragende Produktlösungen entwickeln.

Produkt im Fokus: MAX32655

Der Low-Power Wireless Microcontroller von Maxim Integrated ist eine fortschrittliche System-on-a-Chip (SoC) MCU, die die Berechnung komplexer Funktionen und Algorithmen, z. B. von Daten aus medizinischen Geräten, effizient bewältigt. Der Prozessor wird in Anwendungen wie Asset Tracking, Hörgeräten, Fitness-, Gesundheits- und medizinischen Wearables, Industriesensoren und drahtlosen Computer-Peripheriegeräten mit E/A-Geräten eingesetzt.

Der MAX32655 löst die üblichen Design-Herausforderungen in Bezug auf Batterielebensdauer, Bluetooth^® Low Energy -Richtungspeilung und bietet in einem kleinen, kompakten Gehäuse die Leistung, die Kunden und Anwender erwarten. Der MAX32655 bietet hohe Zuverlässigkeit, geringen Stromverbrauch und aktuelle Bluetooth Low Energy-Eigenschaften, die Anwender an einer MCU schätzen. Er ist die ideale Wahl für IoT- sowie Smart Wearable- und Medizintechnik-Anwendungen, bei denen Stromverbrauch und Lebensdauer im Vordergrund stehen und eine nahtlose Integration mit höchster Zuverlässigkeit und geringer Komplexität erforderlich ist.

Der MAX32655 setzt sich mit Funktionen wie ECC und einem dedizierten RISC V BLE-Prozessor vom Markt ab. Sein großer Onboard-Speicher von 512 KB Flash und 128 KB SRAM ist für medizinische Geräteanwendungen mit hohem Datenaufkommen von großer Bedeutung. Er unterstützt viele High-Speed-Schnittstellen für eine schnelle Datenübertragung. Der MAX32655 ist ein leistungsfähiges System-On-Chip für kostengünstige, leistungsstarke und energieeffiziente Anwendungen. Er bietet die Funktionen, nach denen Entwickler bei der Evaluierung von MCUs suchen.

Maxim Integrated bietet das MAX32655 Evaluierungskit als Entwicklungsplattform für den MAX32655 Low-Power Wireless Microcontroller an. Das Kit wird mit einem einfach zu bedienenden 320 x 240 Farb-TFT-Resistiv-Touch-Display geliefert. Ein MAX32625PICO Debugger, ein JTAG Debugger und alle erforderlichen Kabel sind ebenfalls enthalten. Dieses Evaluierungskit wird mit einer vorinstallierten Demo ausgeliefert, die über die ARMCortexToolchain aufgerufen werden kann.

Fazit

Die Auswahl der richtigen MCU ist entscheidend, da sich nicht alle Komponenten gleich gut für eine bestimmte Anwendung eignen. Wenn Sie jedoch wissen, welche Parameter für die jeweilige Anwendung entscheidend sind und welche nur „nice to have“ sind, dann können Sie leichter ermitteln, welche MCU sich für Ihre Anwendung am besten eignet.