Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék Scherer Balázs: Mikrovezérlık fejlıdési trendjei 2009. Budapesti Mőszaki 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 elsı PIC16C84 sorozat 1997 Atmel elsı ISP Flash-es sorozat Federico Faggin Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 2
Oktatásunk 2000-ben PIC 16F877 assemblyben Késıbb 18F452 (2003-tól C-ben) ARM7 alapú egyéni munka ARM-os fejlesztıkártya 2001 (STP kft.) Microcontroller with ARM7 core Ethernet connection CS8900A Ethernet controller PICDem1 2000 PICDem2, ICD2 2002 Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 3
2003: Philips (NXP) LCP210x sorozat 2003 Megjelenik az elsı kompakt, mikrovezérlıként 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 vezérlık Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 4
Mikrovezérlı trendek 2003-ból Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 5
32bites processzorok 2004 Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 6
Pillanatkép 2004-bıl Type/Architecture PIC18F452/PIC ATmega128/AVR LPC2106/ARM7 Flash / SRAM / EEPROM 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 Peripheral Features SPI, I2C, UART, 4 Timer SPI, I2C, UART, 2 8bit Timer, 2 16bit Timer SPI, 2UART, I2C, 2 32bit Timer Power consumption (active mode max speed) 15-25mA (4.2V) ~100mW 25-30mA (4.5V) ~130mW 40-50mA (3.3/1.8V) ~130mW Price (100 p.) ~$6.50 ~$8.75 ~$9.35 Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 7
Oktatásunk 2005-ben mitmót rendszer 8 és 32 bites processzor kártya 300 kártya, több mint 300 hallgató RTOS oktatás Application Libraries ISO C Math Hardware independent mitmót API DPY-TRM COM-R04 MIKROP Kernel MCU-ARM API Hardware Abstraction Layer interrupts Interrupts Exceptions Device Drivers Serial I/O I/O handling kezelés SPI I2C Hardware Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 8
2006: CortexM3-as mikrovezérlık Elsı sorozatok: Luminary Micro: Stellaris Megveszi ıket a Texas Instruments Texas erısen felvásárlás irányultságú az elmúlt 5 évben: Chipcon STmicroelectronics: STM32 NXP: LPC17xx Atmel Cortex sorozat ARM11 ARM10 ARM9 Cortex A Cortex R ARM7 Cortex M Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 9
Várakozások most (2006) Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 10
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 80-100 144 208 lábszám Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 11
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 lábszám Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 12
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 lábszám Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 13
Árak alakulása 2003-2009 15 $ 10 $ 32 bites 5 $ 8 bites 1 $ 0,5 $ 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 14
Sleep fogyasztás alakulása 20µA 32 bites 10µA 2µA 8 bites 1µA 0,2µA 0,1µA 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 15
Sleep fogyasztás alakulása 20µA 32 bites 10µA 2µA 8 bites 1µA 0,2µA 0,1µA 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 16
Sleep fogyasztás alakulása 20µA 32 bites 10µA 2µA 1µA 8 bites Alkáli elem önkisülés 0,2µA 0,1µA 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 17
Tápfeszültség tartományok alakulása 5V 8 bites 4V 3V 32 bites 2V 1V 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 18
Perifériakészlet és sebesség trendek 32 bites I2C SPI UART + DMA + Ethernet USB H + CAN + 10 bit AD + USB D + ZigBee + Ethernet + DMA USB H + USB D + CAN + 10 bit AD I2C 60 MIPS 70 MIPS 100 MIPS SPI UART 8 bites + USB CAN CAN I2C + ZigBee + DMA I2C SPI + USB SPI UART UART 10 bit AD 20 MIPS 32 MIPS 12 bit AD 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 19
Egy modern 32 bites vezérlı Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 20
Miért használunk 8 bites vezérlıt? Elsı tradicionális elıny 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 jelentısen csökkent. Feszültségtartomány, tápfeszültség-érzékenység A 8 bites mindig kicsit robusztusabb marad. A 32 bitesek is egyre szélesebb feszültségtartományban képesek üzemelni. Fejlesztı környezet Erıs gyári támogatás Lényegesebben egyszerőbb chipek Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 21
Újdonságok Dual core Periféria processzor DSP core Safe core ROM-ba ágyazott RTOS mbed LPCXpresso openocd CMSIS Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 22
Mikrovezérlık az oktatásunkban Beágyazott rendszerek BSc, MSc szakirány Mikrovezérlık alkalmazástechnikája Nagyteljesítményő mikrovezérlık Mikrorendszerek fejlesztése FPGA áramkörökkel Beágyazott rendszerek illesztése információs rendszerekhez Tanfolyamok Mikrovezérlık alkalmazástechnikája Párhuzamos és eseményvezérelt programozás 32 bites ARM magú mikrovezérlık Mikroprocesszoros rendszerek tervezése FPGA-val Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 23
Köszönöm a figyelmet. Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 24