Scherer Balázs: Mikrovezérlők fejlődési trendjei

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

Scherer Balázs: Mikrovezérlők fejlődési trendjei

2009. © SchB BME MIT 2009.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 1

Egy kis történelem • 1970-ben a Busicom cég kalkulátor chipeket rendel : Intel 4000 sorozat – 1978-ban az Intel bejelenti a 16 bites 8086-ost: PC vonal ($360)

• 1975 General Motors: Motorola 6800-as autóipari verzió ($180) – 6501/6502: Atari, C64 (25$)

• • • •

1976: Intel MCS-48/49, Z80 (290e db) 1980: Intel 8051-et. On-board EPROM (91millió) 1993-ban jelenik meg az első PIC16C84 sorozat 1997 Atmel első ISP Flash-es sorozat

Federico Faggin © SchB BME MIT 2009.


Oktatásunk 2000-ben • PIC 16F877 assemblyben – Később 18F452 (2003-tól C-ben)

• ARM7 alapú egyéni munka

ARM-os fejlesztőkártya 2001 (STP kft.) Ethernet connection Microcontroller with ARM7 core CS8900A Ethernet controller

PICDem1 2000

PICDem2, ICD2 2002 © SchB BME MIT 2009.


2003: Philips (NXP) LCP210x sorozat • 2003 Megjelenik az első kompakt, mikrovezérlőként használható ARM7-es chip – NXP: – LPC2104,LPC2105, LPC2106

• Az összes nagyobb gyártónak megjelenik hasonló sorozata – – – – –

NXP: LPC2xxx sorozat Atmel: AT91SAM7 Texas Instruments: TMS470 Analog Devices: ADuC70xx STMicroelectonics: STM7

• 2005: megjelennek az ARM9 alapú vezérlők

© SchB BME MIT 2009.


Mikrovezérlő trendek 2003-ból



32bites processzorok 2004



Pillanatkép 2004-ből Type/Architecture

PIC18F452/PIC

ATmega128/AVR

LPC2106/ARM7

32k / 1,5k / 256

128k / 4k / 4k

128k / 64k / 0

MIPS

10

16

50

Bus width

8bit

8bit

32bit

GPIO

36

53

32

ADC

10bit 8 channel

10bit 8 channel

0

SPI, I2C, UART, 4 Timer

SPI, I2C, UART, 2 8bit Timer, 2 16bit Timer

SPI, 2UART, I2C, 2 32bit Timer

15-25mA (4.2V) ~100mW

25-30mA (4.5V) ~130mW

40-50mA (3.3/1.8V) ~130mW

~$6.50

~$8.75

~$9.35

Flash / SRAM / EEPROM

Peripheral Features Power consumption (active mode max speed)

Price (100 p.) © SchB BME MIT 2009.


Oktatásunk 2005-ben • mitmót rendszer – 8 és 32 bites processzor kártya – 300 kártya, több mint 300 hallgató

• RTOS oktatás Application

Kernel

MCUMCU-ARM ARM API

Hardware Hardware DeviceDrivers Drivers Abstraction Abstraction Layer Layer Device interrupts Interrupts

MIKROP MIKROP

COM-R04 COM-R04

DPY-TRM DPY-TRM

Hardware Hardwareindependent independent mitmót API

Math Math

ISOCC ISO

Libraries

Serial

I/OI/O handling kezelés SPI I2C

Exceptions

Hardware



2006: CortexM3-as mikrovezérlők • Első sorozatok: – Luminary Micro: Stellaris – Megveszi őket a Texas Instruments – Texas erősen felvásárlás irányultságú az elmúlt 5 évben: Chipcon

– STmicroelectronics: STM32 – NXP: LPC17xx – Atmel Cortex sorozat

ARM11 Cortex A ARM10

ARM9

ARM7


Cortex R

Cortex M


Várakozások most (2006)



8 bites trendek 2003-2009 Flash [kbyte]

1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1 0,5 8

14

20

28-32-36 40-44-48

64

80-100

144

lábszám © SchB BME MIT 2009.


208

32 bites trendek 2003-2009 Flash [kbyte]

1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1 0,5 8

14

20

28-32-36 40-44-48

64

80-100

144



208

8 és 32 bites trendek 2003-2009 Flash [kbyte]

1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1 0,5 8

14

20

28-32-36 40-44-48

64

80-100

144



208

Árak alakulása 2003-2009 15 $

32 bites 10 $

5$

8 bites

1$

0,5 $

2003

2004


2005

2006

2007

2008

2009


Sleep fogyasztás alakulása

20µA

32 bites 10µA

2µA

8 bites 1µA

0,2µA

0,1µA

2003

2004


2005

2006

2007

2008

2009



20µA

32 bites 10µA

2µA

8 bites 1µA

0,2µA

0,1µA

2003

2004


2005

2006

2007

2008

2009



20µA

32 bites 10µA

Alkáli elem önkisülés 2µA

8 bites 1µA

0,2µA

0,1µA

2003

2004


2005

2006

2007

2008

2009


Tápfeszültség tartományok alakulása 5V

8 bites

4V 32 bites

3V

2V

1V

2003

2004


2005

2006

2007

2008

2009


Perifériakészlet és sebesség trendek 32 bites

I2C SPI

+ CAN

+ DMA

+ 10 bit AD

+ USB D

+ Ethernet

USB H

+ Ethernet

USB H

+ USB D

+ CAN

+ 10 bit AD

I2C

SPI

UART

+ ZigBee

UART

60 MIPS

+ DMA

70 MIPS

100 MIPS

+ USB

8 bites

CAN

CAN

+ DMA

+ ZigBee

I2C SPI

SPI

+ USB

UART

UART 10 bit AD

2003

I2C

32 MIPS

20 MIPS

2004 © SchB BME MIT 2009.

2005

2006

2007

2008

12 bit AD

2009


Egy modern 32 bites vezérlő



Miért használunk 8 bites vezérlőt? • Első tradicionális előny az ár – Már léteznek $1 alatti 32 bites változatok is, de az AtTiny, PIC10 családokkal nem tudják felvenni a versenyt.

• Fogyasztás: Csak a kifejezetten erre specializált 8-bitesek tudnak jobbak lenni. – mA/MIPS-ben mindig is jobbak voltak a 32 bitesek – Sleep áramfelvételben volt az igazi lemaradás, ez mostanra jelentősen csökkent.

• Feszültségtartomány, tápfeszültség-érzékenység – A 8 bites mindig kicsit robusztusabb marad. – A 32 bitesek is egyre szélesebb feszültségtartományban képesek üzemelni.

• Fejlesztő környezet – Erős gyári támogatás – Lényegesebben egyszerűbb chipek



Újdonságok • Dual core – Periféria processzor – DSP core – Secure core

• • • •

ROM-ba ágyazott RTOS mbed Debug fejlesztések CMSIS



Mikrovezérlők az oktatásunkban • • • •

Beágyazott rendszerek BSc, MSc szakirány Mikrovezérlők alkalmazástechnikája (választható tárgy) Nagyteljesítményű mikrovezérlők (kötelezően választható) Beágyazott rendszerek illesztése információs rendszerekhez (kötelezően választható)

• Tanfolyamok – Mikrovezérlők alkalmazástechnikája – Párhuzamos és eseményvezérelt programozás – 32 bites ARM magú mikrovezérlők



Köszönöm a figyelmet.



Scherer Balázs: Mikrovezérlők fejlődési trendjei

Recommend Documents