СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2010-5

РЫНОК способность при напряжении питания до 0,7 В. Потребление тока этими мик росхемами в активном режиме при ра бочей тактовой частоте 1 МГц состав ляет менее 200 нА. Ранее 32 разрядные микроконтрол леры AVR32 UC3 на основе фирмен ной архитектуры Atmel вошли в сотню лучших продуктов 2007 г. по версии журнала EDN. При формировании списка журнал EDN отбирал новую продукцию, демонстрирующуюнабор и значения характеристик, наиболее значимых для разработчиков. Пола гаю, что в случае AVR32 UC3 это были не только показатели 83DMIPS/66МГц, 1,3 мВт/МГц и 1,08 DMIPS/мВт, но и коммуникационные возможности но вых МК, поддержанные аппаратными технологиями шифрования данных, и специальные инструкции для реа лизации алгоритмов цифровой обра ботки сигналов (ЦОС). В семействе AVR32 UC3 есть серия микросхем UC3A, поддерживающая технологии Ethernet и USB для встраиваемых при ложений с развитыми потребностями в сетевой работе и подключениях внешнего оборудования, а также се рия UC3B, поддерживающая интер фейс USB и поставляемая в корпусах с малым числом выводов. На выставке embedded world 2008 МК AVR32 UC3 были отмечены наградой embedded Award в категории Hardware, устано вив «новые стандарты по эффектив ности вычислений и уровню удельно го энергопотребления… среди 32 бит ных микроконтроллеров». На той же выставке компанией At mel были представлены новые 8/16 разрядные микроконтроллерыXMEGA семейства AVR, программно совмести мые с микроконтроллерами семейств tiny иmega, уже завоевавших популяр ность. Их проприетарная вычисли тельная архитектура удачно сочета ется с развивающейся фирменной технологией энергосбережения AVR picoPower. К отличительным особен ностям нового поколения микроконт роллеров AVR, помимо пониженного энергопотребления, относятся расши ренный набор периферии (12 разряд ные АЦП и ЦАП, модули AES и DES шифрования, часы реального време ни), увеличенная производительность (до 32 MIPS, четыре канала прямого доступа к памяти). Для того чтобы но вые микросхемы можно было исполь зовать в промышленных приложе ниях, в их конструкцию включен блок контроля напряжения питания (BOD), сторожевого таймера, а рабочий тем пературный диапазон доведен до –40…85°С. Но уже в 2010 г. представитель ком пании Atmel на выставке embedded world высказал мнение о том, что воз можности и характеристики (включая и ценовые) современных линеек 8 и 32 разрядныхМК способныперекрыть нишу, занимаемую 16 разрядными приборами. Хотя в комментариях крупных компаний прогноз о возмож ности консолидации собственной продуктовой линейки микроконтрол леров путём «вымывания» группыМК с определённой разрядностьюпока ско рее исключение, чем правило, ряд по ставщиков МК придерживается поли тики поддержки перехода между свои ми 8 и 32 разрядными платформами за счёт унификации периферии и ин терфейсов. 8 БИТ ? 16 БИТ ? 32 БИТА ? «Есть мнение», что ставка в нынеш них проектах делается на использова ние 32 разрядных МК во всех встроен ных системах. Однакоболее реалистич но полагать, что это справедливо лишь для массового рынка современных мо бильных терминалов, многофункцио нальных устройств, способныхподдер живать беспроводную связь, обеспечи вать мобильный доступ в Интернет и работу игровых приложений. Оценка возможности консолидации рынка микроконтроллеров на основе разряд ностишиныданных является чрезмер но упрощённой. Требования, предъяв ляемые к встроенной системе, весьма разнообразны: функциональные воз можности, производительность, энер гопотребление, надёжность, длитель ность жизненного цикла и поддержка на его протяжении, цена и т.п. Использование 32 разрядной плат формы во множестве приложений не является оптимальным даже для дости жения высокой производительности. Так, если наибольший размер обраба тываемых данных, поступающих через периферию (АЦП/ЦАП, UARTS, SPI, I 2 C, CAN, таймеры/счётчики), не превосхо дит 16 бит, то использование 32 раз рядной платформы может оказаться просто неэффективным и 16 разряд ные МК станут естественным выбором разработчика. Хотя современные 32 разрядныеМК поройимеют цену ранее выпускавших ся 8 и16 разрядныхмикросхем, совре менные 8 и 16 разрядные микроконт роллеры также дешевеют. И если 32 разрядные МК могут быстро перемно жать числа с плавающей запятой, то это ещё не значит, что подобная функцио нальность будет востребована. Более важными могут оказаться такие осо бенности 8 разрядногомикроконтрол лера, как напряжение питания 5 В, ра бота в условиях неблагоприятной электромагнитной обстановки, воз можность напрямую управлять ЖК дисплеем, наличие надёжной памяти EEPROM, ток потребления вждущемре жиме на уровне наноампер, – и всё это в миниатюрном корпусе площадью несколько квадратных миллиметров. Эти факторы могут оказаться решаю щими для разработчика устройства, ко торое должно работать от одного комп лекта батарей 5 – 10 лет. В числе особенностей 8 разрядных МК – поддержка лишь ограниченного набора арифметических операций и необходимость использования не скольких рабочих циклов для выпол нения одной инструкции. Некоторые аналитики полагают, что именно эти параметры заставят разработчиков пе реходить на 32 разрядные платформы, поскольку избыточная «мощность» последних и возможность использова ния упрощённого, высокоуровневого программирования нивелирует про рехи в квалификации программистов. Естественно, за это придётся заплатить и большейценой кремния, и повышен ным энергопотреблениемплатформы, и необходимостью более тщательного учёта паразитных электромагнитных влияний. Но разработчик не всегда го тов платить за избыток ресурсов, поэто му 8 и 16 разрядные микроконтролле ры до сих пор являются наиболее ши роко используемыми платформами. По данным компании Gartner Da taquest, на2007 г. объёмдоступногорын ка 8 разрядныхмикроконтроллеров (to talavailablemarket,TAM)составлял5млрд. долл. США, 16 разрядных – 4 млрд., а 32 разрядных – 3 млрд. С учётом того, что стоимостьмикроконтроллероввсреднем повышается с ростом разрядности, ры нок «в штуках» убывает с ростом разряд ностимикроконтроллеров ещё быстрее, чем рынок в долларах. Данные послед них лет подтверждают, что 8 и 16 раз рядные МК по прежнему интересны за казчикам, иновинкив этойнише рынка предлагаются не только новыми разра ботчиками, но и лидерами промышлен ности. 7 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2010 © СТА-ПРЕСС