Von Mathias Claußen (Elektor-Labor)
 

MCUs mit 1 GHz

Mit dem i.MX RT1170 von NXP Semiconductors erreichen MCUs einen Takt im 1-GHz-Bereich. Die MCU bringt nicht nur einen Dual-Core Arm-Cortex-M (Cortex-M7 + Cortex-M4) und eine Fülle von Schnittstellen mit, sondern auch noch eine 2D-GPU mit OpenVG 1.1-Schnittstelle. Ein damit bestücktes Board Teensy 5.0 wäre eine super Sache...

 

 

AMD Ryzen V2000 

Congatec hat seine auf Ryzen V2000-basierenden COM-Module angekündigt. Diese AMD-Prozessoren sind für Embedded-Systeme konzipiert und kombinieren eine hohe Rechenleistung mit einer Radeon-GPU in einem Chip. Durch die geringe Leistungsaufnahme eignen sich die Module gut für Systeme im Dauerbetrieb.

 

MCUs mit ARM-Cortex-M33-Cores

Beim Cortex-M33 als Weiterentwicklung von Cortex-M4 handelt es sich um einen Armv8-M-Mainline-Core. Der STM32U5 von STMicroelectronics ist eine stromsparende, Cortex-M33-basierte MCU mit DSP-Befehlen und FPU. Die MCU ist in den Gehäusen LQFP48, QFN48, LQFP64, WLCSP90, LQFP100, UFBGA132, LQFP144 und UFBGA169 erhältlich.

 

 

Die Serie RA4M2 von Renesas Electronics umfasst die neueste Generation von 32-bit-MCUs mit Cortex-M33 und umfangreicher Peripherie wie USB 2.0 Full-Speed, SDHI, QSPI und erweiterten Analog-Funktionen.

 

 

Das SoC nRF5340 von Nordic Semiconductor verfügt nicht nur über Bluetooth LE, Bluetooth Mesh, NFC sowie Thread- und ZigBee-Unterstützung, sondern auch über zwei Cortex-M33-Cores. Seine Peripherie macht es zur passenden MCU für IoT-Anwendungen etc. Die kleinere Variante nRF51822 steckt bereits im BBC micro:bit.

 

 

Das Modul NORA-B1 von u-blox basiert auf dem neuesten nRF5340-Chip von Nordic, der die neue Dual-Core-MCU ARM-Cortex-M33 enthält. Die NORA-B1-Serie eignet sich für Anwendungen mit hohem Leistungsbedarf. Die Bluetooth-5.2-Low-Energy-NORA-B1-Module sind mit ARM-TrustZone und CryptoCell-312 für verbesserte Sicherheit ausgestattet und sind für industrielle Steuerungen, Asset-Tracking, Fernsteuerungen und Gateways, vernetzte Elektrowerkzeuge mit kontinuierlicher Motorsteuerung und medizinische Wearables gedacht.

 

Low-Power-KI

Mit dem MAX78000 hat Maxim den „embedded award“ der embedded world gewonnen. Der Chip enthält einen Beschleuniger für neuronale Netze und ist für mobile Anwendungen konzipiert. Dieses schönes Stück Hardware hat Clemens Valens in dem Artikel „KI-Peripherie: Erste Schritte mit dem MAX78000FTHR von Maxim Integrated“ vorstellt. Den MAX78000 kann man auf preiswerten Evaluation-Boards ausprobieren.

 

 

Der DS28E40 von Maxim ist ein 1-Wire-Authentifikator, der kryptographische Funktionen und Authentifizierung für 1-Wire-fähige Geräte bereitstellt. Der DS28E40 kann Geräte in vertrauenswürdige Hardware verwandeln.

 

Energy Harvesting

Renesas hat seine Mikrocontroller-Familie um die RE-Familie erweitert. Die Ultra-Low-Power-MCU RE01 arbeitet bei niedrigen Spannungen bis zu 1,62 V mit 64 MHz Takt. Die hohe Leistung bei geringem Strombedarf ermöglicht längere Laufzeiten oder kleinere Akkus. Der On-Chip-Energy-Harvesting-Controller kann die Entwicklung eine Batterie etc. komplett überflüssig machen und so wartungsfreie Systeme ermöglichen. Die RE-Familie eignet sich für IoT-Anwendungen wie Hybrid-Uhren, intelligente Häuser/Gebäude, das Gesundheitswesen, intelligente Landwirtschaft, Strukturüberwachung und Tracker.

 

Industrielle Anwendungen und Interfaces

Der AM6442 von Texas Instruments ist für Motorantriebe und speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) konzipiert. Er bietet eine spezielle Kombination aus Echtzeitverarbeitung und Kommunikation. Der Chip kombiniert zwei Instanzen der Gigabit-TSN-fähigen PRU-ICSSG (programmierbare Echtzeiteinheit mit Gigabit-Industriekommunikations-Subsystem) von Sitara mit bis zu zwei ARM-Cortex-A53-Cores für Web-Services, bis zu vier Cortex-R5F-MCUs für Echtzeitberechnungen und einer Cortex-M4F-MCU.

 

Long-Range-Kommunikation

Die STM32WL-MCU-Reihe von STMicroelectronics integriert LoRa, SigFox und Sub-1-GHz-Verbindungen mit einer Single- oder Dual-Core-Cortex-M-CPU bei niedrigsten Stromverbrauch.

 

 

Der 10BASE-T1L Single-Pair-Ethernet-PHY von Texas Instruments ermöglicht 10-Mbit/s-Ethernet-Verbindungen mit bis zu 2 km Leitungslänge. Der DP83TD510E erlaubt Kommunikationsnetzwerke vom Controller bis zum Edge Node, die Full-Duplex-Daten über ein einziges Paar verdrillter Adern übertragen. Durch den Wegfall von zusätzlichen Protokollen, Gateways und Kabeln lässt sich das Netzwerkmanagement vereinfachen und gleichzeitig die Systemsteuerung und Interoperabilität bei großen Distanzen verbessern.

 

 

Die LoRa Edge LR1110 Asset-Management-Plattform von Semtech ist eine Ultra-Low-Power-Plattform aus LoRa-Transceiver mit großer Reichweite, Multi-Konstellations-Scanner und passivem WLAN-AP-MAC-Adress-Scanner für Asset-Management-Anwendungen. Semtech nutzt dabei LoRa-Cloud-Geolocation-Funktionen, um den Stromverbrauch durch die Bestimmung des Asset-Standorts in einem Cloud-basierten Solver deutlich zu reduzieren.

 

Lower-Power-Positionsbestimmung

Das Modul MAX-M10S von u-blox basiert auf der Low-Power-GNSS-Plattform M10, die eine besondere Empfindlichkeit und Erfassungszeit für L1-GNSS-Systeme bietet. Der Stromverbrauch von weniger als 25 mW im kontinuierlichen Tracking-Modus ist ideal für batteriebetriebene Geräte wie Asset-Tracker.

 

 

Der intelligente Sensor BHI260AP von Bosch ist All-in-One-Lösung für den Dauerbetrieb, wie etwa Fitness-Tracking, Positionsbestimmung, maschinelle Analysen und Orientierungssysteme. Der Chip bietet viele Software-Funktionen, eine programmierbare 32-bit-MCU und eine 6-Achsen-IMU in einem Gehäuse.

 

Flexible Hardware

GOWIN ist ein neuerer FPGA-Anbieter mit interessanten Chips. Im Angebot sind u.a. auch Chips mit fest verdrahteten Cortex-M-Cores.

 

Runde Displays 

RockTouch stellt sein erstes rundes Touch-LCD für die Outdoor- und Automobilanwendung vor. Mit einem 3 mm starken Deckglas kann es bei Temperaturen von -30° bis +85°C betrieben werden. Seine Auflösung von 1540×1540 Pixel bei 9,5‘‘ bietet neue Designoptionen.

 

Software- und Entwicklungs-Tools

Green Hills bietet Produkte rund um RISC-V an. Ihre Tools und Compiler unterstützen nun die 32- und 64-bit-Version von RISC-V. Besonders interessant an RISC-V ist die Unterstützung von kundenspezifischen Instruktionen. Die Tools von Green Hills berücksichtigen dies und bieten eine einfach zu erlernende Benutzeroberfläche zum Erstellen neuer Instruktionen für den Compiler.

 

Die Embedded Workbench von IAR Systems unterstützt nun ebenfalls RISC-V. Dabei werden die 32-bit-RISC-V-Cores und -Erweiterungen RV32 und RV32E einschließlich der RISC-V-P-Erweiterung für Packed-SIMD unterstützt. Benutzerdefinierte Erweiterungen helfen beim Entwurf benutzerdefinierter Cores mit exakten Definitionen für eine Anwendung oder ein Produkt.
 

Auch auf der Messe zu sehen waren die Debugging- und Trace-Probes I-jet und I-jet-trace für Arm und RISC-V von IAR Systems, die leistungsstarke Funktionen in IAR Embedded Workbench ermöglichen.

 

 

Beim Embedded Studio von SEGGER handelt es sich um eine plattformübergreifende IDE für die Embedded-C-Programmierung, die u.a. einen C/C++-Compiler samt integriertem Debugger und direkter J-Link-Integration bietet. Alle diese Tools wurden speziell für Embedded-Systeme entwickelt und generieren extrem kompakten Code, um das Maximum aus den MCUs herauszuholen. Als All-in-One-Lösung bietet Embedded Studio alles, was für die professionelle Embedded-Entwicklung benötigt wird. Sie ermöglicht durchgängige Arbeitsabläufe von der Verwaltung über Build, Test bis hin zum Deployment von Embedded-Anwendungen. Der an Visual Studio angelehnte Stil bietet PC-Entwicklern eine sehr vertraute intuitive Bedienung. Für nicht-kommerziellen Einsatz und die Verwendung mit lizenzierten Geräten ist Embedded Studio kostenlos.

 

Mehr RTOS-Auswahl

Das Projekt Zephyr dreht sich um ein skalierbares Echtzeitbetriebssystem (RTOS) mit Unterstützung mehrerer Hardware-Architekturen. Seine Open-Source-Lizenz nach Apache 2.0 erlaubt den Einsatz in kommerziellen und nicht-kommerziellen Anwendungen. Zephyr basiert auf einem Small-Footprint-Kernel, der für den Einsatz auf ressourcenbeschränkten Systemen entwickelt wurde. Es zielt auf einfache Embedded-Umweltsensoren und LED-Wearables bis hin zu anspruchsvollen Smartwatches und IoT-Funkgateways ab. Der Zephyr-Kernel unterstütz mit ARM-Cortex-M, Cortex-R, Cortex-A, Intel x86, ARC, MIPS Nios II, Tensilica Xtensa und RISC-V (32 und 64 Bit) viele Architekturen sowie etliche Boards.


 

Das RTOS Azure von Microsoft ist eine Embedded-Entwicklungssuite mit einem kleinen, leistungsstarken Betriebssystem, das schnelle und zuverlässige Lösungen für Geräte mit beschränkten Ressourcen erlaubt. Es wird bereits auf mehr als 6,2 Milliarden Geräten weltweit eingesetzt wird. Azure unterstützt die gängigsten 32-bit-MCUs und Embedded-Entwicklungstools.

 

Falls Sie sich fragen, warum Azure RTOS auch unter ThreadX bekannt ist: Vielleicht sagt Ihnen die Firma „Express Logic“ etwas, die einst ein RTOS namens ThreadX anbot. Um genau dieses RTOS handelt es sich. Express Logic wurde nämlich Ende 2019 von Microsoft übernommen und das Produkt dann in Azure RTOS ThreadX umbenannt. Der Code ist offen und kann auf GitHub gefunden werden. Zum Testen kann das RTOS kostenlos genutzt werden. Bei der Nutzung lizenzierter MCUs (eine Liste findet sich hier) fallen auch für die kommerzielle Nutzung keine Lizenzgebühren an.