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Microcontroller (MCU)

State of the art Microcontroller-Architekturen, z.B. Cortex-M4 haben eine Komplexität erreicht, die die eines klassischen 8-Bit MCS51 um ein Vielfaches übertrifft. Entsprechend aufwendiger ist die Einarbeitung, die Integration in eine Baugruppe (Design-In) sowie die Softwareentwicklung.

Ein gelungenes Pin-Mapping, d.h. das Herausführen von Signalen der On-Chip-Peripherie über alternative Pins, erfordert eine übergreifende Betrachtung hinsichtlich Systemarchitektur, Software und Leiterplattenentflechtung, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Umfangreiche Clock-trees mit zahlreichen PLLs und Multiplexern benötigen Weitsicht und viel Erfahrung beim Design, um später nicht feststellen zu müssen, dass das Design nicht wie angedacht realisierbar ist. Externes SDRAM, USB, LAN und weitere Peripherie benötigen viel Erfahrung, um die Signalintegrität sicherzustellen. Die Stichworte sind hier impedanzkontrolliertes Layouten, differenzielle Leitungsführung und Length-Matching.

Um eine Entwicklung bei dieser Komplexität in einem vernünftigen Zeitrahmen durchführen zu können, ist der Einsatz von modernen Entwicklungstools, die Teile dieser Aufgaben übernehmen und auch Code generieren, unumgänglich.

Der Gewinn ist ein Design mit preiswerten Microcontrollern, die mit enormer Rechenleistung Programmcode ausführen können, für den vor nicht allzu langer Zeit noch Spezialprozessoren wie DSPs nötig waren. Ein weiterer Vorteil ist die Integration von aktuellen Schnittstellen wie USB, LAN und SD (Speicherkarte).

Opaya Technologies steht Ihnen als kompetenter Partner zur Seite. Egal ob Sie ein Consulting benötigen, ein Microcontroller Design-In in Ihre Baugruppe bewältigt werden muss oder eine komplette Embedded-Systems Baugruppe nach Ihren Spezifikationen in Hard- und Software entwickelt werden soll.

Firmware-Entwicklung (Software)

Die Entwicklung der Firmware führen wir üblicherweise in C in strukturierter Programmierung durch. Bei komplexeren Projekten kommt auch C++ zum Einsatz, wobei hier eine sorgfältige Auswahl erfolgen muss, welche Konstrukte zu den beschränkten Ressourcen eines Microcontrollers passen. Zeitkritische Algorithmen wie Filter implementieren wir auch in Assembler, beispielsweise wenn DSP-Erweiterungen wie SIMD (Single Instruction Multiple Data) zum Einsatz kommen.

Unser Know-how:

Bootloader

Stellen Sie sich vor, Ihr Produkt befindet sich schon im Einsatz bei den Kunden ("im Feld") und es stellt sich heraus, dass die Firmware einen Fehler enthält. Oder ein Sicherheitsloch. Das darf nicht passieren, kann aber passieren. Hier hilft ein Bootloader, mit dem über ein Netzwerk oder eine Speicherkarte der Kunde selbst ein Firmware-Update durchführen kann.
Bootloader sind üblicherweise in einem separaten Segment des Flash-Codespeichers untergebracht und nehmen mehrere Aufgaben wahr:

Architekturen und Hersteller

Wir haben eine breite Expertise bei aktuellen Microcontrollern aufgebaut und können so für jedes Projekt den passenden Microcontroller einsetzen. Bei aktuellen Design-Ins kommen vorwiegend 32-Bit Microcontroller der Architekturen Cortex-M3/M4/M7 zum Einsatz, beispielsweise STM32. Bei kleineren Designs darf es auch mal etwas überschaubareres sein, wie ein AVR 8-Bit Microcontroller.


ARM Logo Atmel Logo NXP Logo STMicroelectronics Logo

STM32 - 32-Bit Microcontrollerfamilie mit Cortex-M Kern

STM32 Logo Cortex Logo

Hierbei handelt es sich um eine weit verbreitete 32-Bit ARM Cortex-M Microcontrollerarchitektur. Es sind zahlreiche Derivate verfügbar, von einem TSSOP-20- bis zu einem TFBGA-216-Gehäuse in vielfältigen Speicherausstattungen bis zu 2 MByte Flash für unterschiedlich komplexe Anwendungen. Die Derivate der STM32F7 Serie sind mit einem Cortex-M7 Kern ausgestattet und besitzen eine FPU und DSP-Unit. Zwischen den Leistungsklassen besteht eine hohe Pin-Kompatibilität, was das Projektrisiko deutlich reduziert. Und das bei guter Verfügbarkeit und moderaten Preisen.

Wir verfügen über eine umfangreiche Expertise bei dem Einsatz dieser Microcontroller und haben auch einige eigene Firmwaremodule entwickelt:

  • LTDC: TFT-Displaycontroller mit Framebuffer
  • DMA2D: 2D-Grafikbeschleuniger für flüssige GUIs
  • RTC: Echtzeituhr (>10 Jahre Gangreserve mit CR2032 Li-Knopfzelle)
  • SPI: Schnelle Peripherie-Kommunikation (Flash-Speicher, ADC)
  • USB: Diverse Klassentreiber
  • Timer: PWM-Generatoren, Zeitmessung
  • USART: Schnelle asynchrone Datenübertragung, RS232, RS485
  • ADC: Messdaten-Erfassung und Touchpanel-Auswertung (resistiv)
  • FMC: Flexible Memory Controller für externes SDRAM
  • RCC: Clocktree-Konfiguration und Clocküberwachung
  • Ethernet: LAN-Anbindung mit 10/100 MBit

AVR - 8-Bit Microcontrollerfamilie

AVR Logo

Die altbewährte AVR Microcontrollerfamilie hat nach wie vor bei vielen Designs Vorteile gegenüber 32-Bit Microcontrollern. Dazu gehören eine Betriebsspannung von bis zu 5 V und eine Strombelastbarkeit der Ausgangspins mit bis zu 40 mA. Darüber hinaus spart die sehr viel geringere Komplexität gegenüber aktuellen 32-Bit Microcontrollern bei Designs sowie Design-Reviews einiges an Zeitaufwand.