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8-Bit-MCU-Kommunikationsschnittstellen für das IoT

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DMB Technics AG

HF-Kommunikation: Die wohl komplexeste Kommunikationsschnittstelle für 8-Bit-MCUs enthält einen Sub-GHz-Transceiver mit einem stromsparenden 8051-Core, der eine Sendedatenrate von bis zu 256 Kbit/s und eine maximale Ausgangsleistung von 20 dbm bietet. Diese sogenannte Sub-GHz-Wireless-MCU ist eine optimale Lösung für Fernsensorik, da empfindliche Analogsignale an der Quelle erfasst werden und per Funk an eine Sammeleinrichtung oder einen Knoten übertragen werden.

Die stromsparende 8-Bit-Wireless-MCU eignet sich ideal für batteriebetriebene Umgebungen, die in IoT-Sensorknoten häufig anzutreffen sind. Diese Art von MCU ist mit ihrer stromsparenden Datenverarbeitung, Funkanbindung und Fernsensorik somit perfekt auf IoT-Anwendungen abgestimmt.

LIN/CAN-Schnittstellen: Zwei Automotive-spezifische Standardschnittstellen, LIN 2.1 (Master/Slave) und CAN 2.0, finden sich ebenfalls in verschiedenen 8-Bit-MCUs, die in Automotive-Anwendungen zum Einsatz kommen. Silicon Labs’ Automotive 8-Bit-MCUs enthalten einen Oszillator mit ±0,5% Genauigkeit über der Spannung und Temperatur, mit dem die CAN-Schnittstelle ohne Quarz betrieben werden kann.

Diese Funktion ist für diese Bausteinklasse einzigartig. Ein weiterer Vorteil dieses genauen, justierbaren Oszillators ist die Erzeugung einer exakten PWM-Flanke (in der Größenordnung von 120 ps). Dies erweist sich gerade in kleinen Antriebs- und Leistungssteuerungen von Vorteil.

Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine (HMI)

Zu den HMI-Funktionen, die von vielen 8-Bit-MCUs unterstützt werden, zählen stromsparende Segment-LCD-Treiber, kapazitive Berührungssensorik sowie Gesten- und Näherungserkennung. IoT-Anwendungen erfordern eine Vielzahl von HMI-Funktionen, da eine große Zahl vernetzter Geräte eine menschliche Interaktion erfordert, z. B. Sicherheitssysteme, intelligente Thermostate und Beleuchtungssteuerungen.

Kapazitive Berührungssensorik: Kapazitive Berührungsschnittstellen können fast überall eingesetzt werden, auch unter Glas und Kunststoff und sind in der Regel sehr robust und unempfindlich gegenüber Störungen. Silicon Labs’ MCUs mit Capacitive-Touch-Funktion weisen einen Wake-on-Touch-Durchschnittsstromverbrauch im Sub-µA-Bereich sowie einen Dynamikbereich von 100:1 auf. Da jede Pin-Umwandlung und Erkennung in etwa 40 µs stattfindet, lassen sich alle 16 Pins innerhalb von 700 µs scannen.

Diese hohe kapazitive Sensorleistung ermöglicht schnelles periodisches Scannen nach einer Betätigung, sowie längere Sleep-Intervalle, die den Gesamtstromverbrauch senken. So kann zum Beispiel eine Fernbedienung mit dieser Technologie ausgestattet werden, die dann 7 Jahre mit zwei AA-Batterien in Betrieb ist. Kapazitive Sensorik eignet sich auch für Tasten und Slider, wie sie Haushaltsgeräten und Bedienungspanels für Sicherheitseinrichtungen zu finden sind.

Schaubild 1: Beispiel eines eigenständigen LCD-Controllers
Schaubild 1: Beispiel eines eigenständigen LCD-Controllers
(Bild: Silicon Labs)
Segment-LCD: Ein Treiber für segmentierte LCDs kann in eine 8-Bit-MCU integriert oder als eigenständiger Baustein mit fester Funktion angeboten werden. Als eigenständiger Chip bietet ein LCD-Controller geringste Leckströme und die beste dynamische Leistungscharakteristik für alle LCDs. Er lässt sich über SPI oder I2C an die benachbarte MCU anschließen und verbraucht so wenig Strom, dass eine Versorgung über einen Eingangspin erfolgt, womit auf einen VDD-Anschluss verzichtet werden kann. Hinzu kommt, dass der Chip beziehungsweise das Die extrem klein ist und somit am besten als Bare Die oder mit Chip-on-Glass-Technik anstelle eines Gehäuses verbaut wird (Schaubild 1).

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