Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék Scherer Balázs: Mikrovezérlők fejlődési trendjei 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 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 2
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 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 3
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 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 4
Mikrovezérlő trendek 2003-ból Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 5
32bites processzorok 2004 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 6
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.) Budapesti Műszaki 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 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 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 8
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 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 9
Várakozások most (2006) Budapesti Műszaki 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 lábszám Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 11 208
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 lábszám Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 12 208
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 lábszám Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 13 208
Árak alakulása 2003-2009 15 $ 32 bites 10 $ 5$ 8 bites 1$ 0,5 $ 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Budapesti Műszaki 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 Műszaki 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 Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 16
Sleep fogyasztás alakulása 20µA 32 bites 10µA Alkáli elem önkisülés 2µA 8 bites 1µA 0,2µA 0,1µA 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 17
Tápfeszültség tartományok alakulása 5V 8 bites 4V 32 bites 3V 2V 1V 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 18
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 2005 2006 2007 2008 12 bit AD 2009 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 19
Egy modern 32 bites vezérlő Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 20
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 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 21
Újdonságok Dual core Periféria processzor DSP core Secure core ROM-ba ágyazott RTOS mbed Debug fejlesztések CMSIS Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 22
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 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 23
Köszönöm a figyelmet. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék - 24