Ultra Low Power Extrem stromsparender ARM-Cortex-Chip verspricht jahrzehntelangen Betrieb

Die aktuelle Generation der 32-Bit-Mikrocontroller SMART SAM L21 von Atmel verbraucht im Ruhemodus gerade einmal 200 nA. Selbst Geräte, die auf das Internet of Things setzen, können so ohne Batteriewechsel zehn Jahre und länger im Betrieb bleiben.

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Dabei haben die stromsparenden Cortex-M0+-basierten Mikrocontroller von Atmel einen neuen Benchmark für Niedrigenergie-MCUs gesetzt: Während konkurrierende Mikrocontroller-Modelle in der Regel in einem Leistungsbereich von 120 bis 160 mA pro MHz arbeiten, erreicht der SAM L21 einen Wert von 185.

Dabei benötigt der MCU weniger als 940 nA mit voller 40 Kilobyte SRAM-Retention, Echtzeituhr und Kalender. Im tiefsten Modus verbraucht der Mikrocontroller gerade einmal 200 nA.

Der L21 MUCI besitzt einen 42MHz Cortex M0+ Prozessorkern, die kleinste derzeit verfügbare 32bit ARM-CPU. Darüber hinaus ist sie mit bis zu 256 Kilobyte Flash-Speicher ausgestattet und verfügt über bis zu 32 Kilobyte an statischem Speicher. Zusätzlich hält es zusätzlich bis zu 8 Kilobyte RAM für Anwendungen im Niedrigenergiebetrieb zurück, die nur im tiefsten Ruhemodus nicht zur Verfügung stehen.

Der Energieverbrauch ist dabei so niedrig, dass sich der MCU prinzipiell sogar nur mit der Wärmeenergie einer menschlichen Hand betreiben lässt, wie Andreas Eieland, Atmel's Director of Product Marketing für Niedrigenergieprodukte, auf der diesjährigen CES präsentierte.

Um dies zu erreichen, hat Atmel den Energieverbrauch seiner SMART SAM L21 Mikrocontrollerfamilie in fünf „Leistungshierarchien“ unterteilt. In den unterschiedlichen Ruhemodi wird dabei nicht einfach das Taktsignal des Prozessors weggeschaltet.

Vielmehr kann die Spannungsversorgung in ganzen Schaltungsbereichen gezielt abgestellt werden, um Kriech- und Leckströme zu vermeiden. Für den Betrieb verfügt der Mikrocontroller von Atmel über eine extrem stromsparende kapazitive Touch-Peripherie, die auch ein Erwachen aus dem tiefsten Ruhemodus per Berührung erlaubt.

Ideal fürs Internet of Things

Die Leistung mag nicht für einen kompletten Heim-PC genügen, wohl aber für Anwendungen wie Touch-Kontrollen, Medienstreaming oder Überwachungsprozesse. Dies macht den Mikrocontroller besonders für das Internet of Things (IoT) interessant: Die Prozessorleistung und der verfügbare Flashspeicher des auf Atmel’s hauseigener Ultra-low-power-Technologie picoPower basierenden MCU reichen aus, um damit etwa einen IoT-stack samt USB-Schnittstelle, Bluetooth-Controller und WiFi-Modul zu betreiben.

Generell ist es so möglich, unterschiedlichste Geräte in Consumer- oder Industrieelektronik jahrzehntelang einzusetzen, ohne einmal die Batterie wechseln zu müssen.

Die Bauteile der SMART SAM L21 Familie sind als Muster ab sofort erhältlich. Die Mikroprozessoren sind kompatibel zu Atmels Xplained-Entwicklungskit. Um das Design zusätzlich zu beschleunigen stellt die Firma unter atmel.com zusätzliche Entwicklungstools und ein Datenblatt bereit. Ab September 2015 wird der Mikrocontroller voraussichtlich auch im freien Handel erhältlich sein.

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