Bez ładowania zegarek Apple wytrzyma kilkanaście godzin, a ten mikrokontroler – kilkanaście lat

Śmiejemy się czasem z producentów smartzegarków, niezdolnychzapewnić całodobowej pracy swoim urządzeniom na jednym ładowaniu. Jakbardzo powinniśmy się z nich śmiać, widząc urządzenie, które nabateryjnym zasilaniu działa ponad 10 lat? Zaprezentowany przez firmęAtmel mikrokontroler może pochwalić się właśnie takimi wynikami.Zaznaczmy przy tym, że nie chodzi tu o zasilanie bateriaminuklearnymi – to po prostu demonstracja możliwości architekturyARM.

Jeśli Intel dotąd sądził, że może zdobyć dla siebie InternetRzeczy, to po prezentacji czipu Atmela o nazwie SAML21 może nieco w to zwątpić. W zaprezentowanym mikrokontrolerzeznajdziemy 32-bitowy rdzeń ARM Cortex-M0+, taktowany zegarem ozmiennej częstotliwości (maksymalnie 42 MHz). W trybie aktywnościpotrzebuje on prądu o natężeniu 35 mikroamperów na megaherc, zaś wtrybie uśpienia zaledwie 200 nanoamperów na megaherc. To o rządwielkości mniej niż w wypadku innych energooszczędnychmikrokontrolerów, co czyni L21 najoszczędniejszym układem tej klasy wdotychczasowej historii.

Przy tak niskim zużyciu energii, parametry czipu są całkiemzadowalające, szczególnie gdy pamiętamy, co kiedyś programiścipotrafili robić na 8-bitowych maszynach. Oprócz rdzenia procesorowegoznajdziemy w środku do 256 KB pamięci flash NAND, do 32 KB pamięcioperacyjnej SRAM, oraz do 8 KB specjalnej pamięci, która w zasadziejest nieulotna – zachowuje dane nawet w głębokim stanieuśpienia, tracąc je dopiero wtedy, gdy wyczerpią się bateria główna izapasowa. Do tego dochodzi kompletny host USB 2.0, wsparcie dlasprzętowej akceleracji szyfrowania AES, generator liczb losowych,12-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy, programowalny blok logiki,dwa analogowe komparatory, i do ośmiu sprzętowych liczników.Producent stawia przede wszystkim na interfejsy dotykowe: SAM L21 bezpotrzeby stosowania dodatkowych komponentów obsłuży wszelkiej maściekrany i gładziki, zapewniając automatyczną ich kalibrację i sporąodporność na zakłócenia. Oczywiście można stosować też standardoweprzyciski, suwaki i pokrętła.Układ można też rozbudowywać okomponenty dostarczające dodatkowych funkcji. Do sześciu takichmodułów można podłączyć przez specjalne złącze szeregowe SERCOM.

Osiągnięcie tak długiego czasu pracy na zasilaniu bateryjnym dlaukładu o takich możliwościach wymagało jednak więcej niż tylkoobniżenia zużycia energii na megaherc. Atmel skroił cały czip podkątem energooszczędności, tworząc pięć domen zasilania. W normalnychmikrokontrolerach, gdy przechodzą one w stan uśpienia, po prostuwyłącza się wszystkie funkcje poza mechanizmem zegara, by zachowaćmożliwość synchronizacji danych ze światem po przebudzeniu. Tutajmożliwe jest znacznie bardziej precyzyjne kontrolowanie tego, co ikiedy zostanie wyłączone. Można nawet wyłączyć rdzeń procesora,pozostawiają aktywny podsystem komunikacji między urządzeniami.

Producent przygotował 10 wariantów swojego czipu, nie ujawniającich cen, ale jak zapewnia, mają być one konkurencyjne względemmikrokontrolerów innych firm. Chodzi więc o kwoty na poziomie ok. 5dolarów za sztukę, przy zamówieniach od 10 tys. sztuk. Przy takiejcenie i takich możliwościach SAM L21 może pozwolić na budowę nowejklasy tanich, funkcjonujących całymi latami sensorów, urządzeńubieralnych czy wręcz elektroniki jednorazowego zastosowania. Wczasach, gdy smartzegarek Apple chwali się 18 godzinami pracy nabaterii, mogą one zmusić użytkowników do zastanowienia się nad tym,czy faktycznie urządzenia ubieralne muszą mieć efekciarskieinterfejsy, uruchamiane na energochłonnych czipach? Oczywiście, nieuruchomimy na sprzęcie napędzanym przez L21 Linuksa czy Windows dlaInternetu Rzeczy, ale kto by chciał robić coś takiego? Na rynku jestwiele udanych systemów operacyjnych czasu rzeczywistego, np. NuttXczy nOS,pozwalającym w pełni wykorzystać możliwości rdzeni Cortex-M0. Atmeldostarcza oczywiście za darmo pełen zestaw narzędziprogramistycznych, wraz z kompletnym IDE, oraz deweloperskie wersjepłytek.