Cómo comenzar con los microcontroladores de baja potencia (MCU)

Microcontroladores de ultra baja potencia para IoT

Los microcontroladores de ultra potencia (ULP) han experimentado una transformación inmensa en los últimos 25 años. La industria ULP se ha esforzado mucho por conservar la energía. Se ha hecho un mayor énfasis en las aplicaciones y opciones que funcionan con batería para incorporar la conectividad inalámbrica. Este impulso para mejorar la eficiencia de los ULP dio como resultado el lanzamiento del punto de referencia ULPBench en marzo de 2014 para ayudar a estandarizar los parámetros ULP a través de una metodología para medir la eficiencia energética en MCU de manera confiable y equitativa.

ULPBench se propuso definir y publicar estándares que permitirían a los desarrolladores comparar MCU de diferentes fabricantes . Los estándares prevén una evaluación numérica basada en puntaje usando condiciones predeterminadas. Cuanto mayor sea el puntaje de un MCU, menor será su consumo. Esto ha sido útil para mejorar la eficiencia de las ULP.

Microcontroladores ULP para IoT

Uno de los mayores desafíos a los que se ha enfrentado IoT es la disponibilidad de sensores que se pueden colocar en cualquier lugar. El otro desafío ha sido lograr que el sensor recopile y transmita datos durante un largo período de tiempo antes de que exija el cambio o la recarga de la batería. Los microcontroladores de ultra potencia lo han hecho posible. Un MCU atípico para IoT debería poder realizar las siguientes funciones al tiempo que garantiza una batería de larga duración;

1. Adquirir datos para procesar en formato digital o analógico
2. Luego debe aplicar técnicas DSP para extraer la información deseada. Esto se puede lograr utilizando software, desafortunadamente, esto es lento y requiere grandes cantidades de recursos de la CPU. Alternativamente, podría usar coprocesadores de hardware diseñados para lograr funciones DSP que son más rápidas y reducen la carga de trabajo de la CPU pero consumen más energía.
3. Una vez que se ha extraído la información, la MCU debería poder actuar sobre ella o exportar los datos a través de una conexión por cable o inalámbrica como Bluetooth o ZigBee.

A continuación se analizan algunos de los ULC que ahora están disponibles en el mercado y se han optimizado para IoT.

• La serie ADuCM302x

Las MCU ADuCM302x se han diseñado para lograr una batería de larga duración y, al mismo tiempo, garantizar la seguridad y la fiabilidad. Las MCU consumen menos de 38uA / MHZ de corriente cuando están activas y menos de 750 nA en modo de espera. La batería de larga duración reduce los costos de operación.

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• MCU de potencia ultra baja STM32

Tienen una amplia variedad de MCU para elegir. Esto varía para STM8L (8 bits) hasta STML32L4 (Arm Cortex-M4). Estas MCU son ideales para aplicaciones que funcionan con baterías o suministradas por recolección de energía que requieren una vida útil muy larga. Las MCU consumen 170 nA en su modo de potencia más baja y consumen 3.5 μs mientras está en modo de suspensión.

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Hay todo un mundo de MCU de baja potencia por ahí. ¿Por qué no buscas el catálogo de Farnell (ahora llamado elemento 14) para empezar? Venden una gama de placas de desarrollo construidas por fabricantes de chips. Los propios Atmel fabrican casi todos los MCU que, como principiante, podría desear.
Si te gusta la exposición a diferentes arquitecturas entre marcas, déjame decirte que comencé la programación en lenguaje de máquina en un SYM-1. No tengo problemas para entender cómo usar cualquier otro microcontrolador. Para eso están las hojas de datos.

Ya los estás usando. El Arduino (los físicamente más grandes como el Uno) y Beaglebone no son materialmente diferentes de cualquier tablero de evaluación. Los procesadores que manejan ambos son de “baja potencia”, ya que ningún fabricante va a afirmar lo contrario. La baja potencia realmente tiene que ver con lo que hace su software y cómo lo hace.

Si está específicamente interesado en un uC utilizado en un reloj inteligente, el STM32F4 es el corazón del Pebble. Es un núcleo Cortex M3, por lo que se encuentra entre el AVR y el Sitara en tamaño y capacidad. Busque el tablero de evaluación de STM Discovery. Debería ser inferior a $ 20.

Como otros han dicho, estás en el camino correcto. Atmel, TI y otros tienen versiones más pequeñas y de menor potencia de los MCU que se usan en Arduino y BeagleBone.

Si desea crear placas de producción, determine qué cantidad de E / S y memoria necesita y elija la MCU en función de eso. La arquitectura fundamental es la misma.