Supersnål processor vill koppla allt till Internet

Amerikanska Silicon Labs släpper vad man hävdar är industrins energisnålaste familj 32-bitarsprocessorer. Siktet är inställt på energiskördande tillämpningar och Internetuppkopplade prylar.

– Jag tror att vi är vid skärningspunkten, där sensorerna börjar bli tillräckligt energiskördande och systemen runt omkring tillräckligt energisnåla för att det verkligen ska ta fart med energiskördande system, säger Mike Salas, ansvarig för styrkretsar på Silicon Labs.

Kretsfamiljen, döpt till Precision32 SiM3L1xx, är baserad på Cortex-M3 och har en rik flora av periferienheter. Den drar 175 µA i aktivt läge och under 250 nA i sovläge.

– I konstruktionsarbetet har vi fokuserat på periferienheter och andra kringenheter för att göra kretsen unik. Vi har inte lagt så mycket tid på själva kärnan, säger Mike Salas.

I utvecklingsarbetet har man främst inriktat sig mot tre mål: att gå till och stanna i sovläge så mycket som möjligt, att optimera energiförbrukningen för aktivt läge samt att erbjuda flexibilitet och anpassning till ett stort antal användningsfall.

För att få ner energiförbrukningen i aktivt läge använder man dynamisk spänningsskalning i realtid. Genom en integrerad buck-omvandlare kan effektförbrukningen minska med upp till 40 procent i aktivt läge jämfört med konkurrerande 32-bitslösningar, hävdar företaget.

Likaså har energiförbrukningen i sovläge skruvats ner rejält genom optimering av de olika periferienheterna, såsom laddningspump, RTC, sensorgränssnitt, LCD-styrenhet, komparator och UART. Med hjälp av utökad DMA har man även minskat den protokollrelaterade energiförbrukningen med 90 procent, hävdar Silicon Labs.

– Vi har också lagt mycket tid på att minimera tiden det tar för kretsen att vakna, eftersom energin som dras under den tiden är rent bortkastad. Det tar bara 4 µs att väcka RAM och register, säger Mike Salas.

Samtidigt berättar han att periferienheterna arbetar självständigt i sovläge, en åtgärd som påstås öka batteritiden med mellan 30 och 40 procent.

Eftersom de flesta sensorer har olika karaktär har Silicon Labs infört en så kallad Sensor Interface Manager som exempelvis kan programmeras vad gäller tröskelvärden, samplingshastigheter, tidsperioder och varaktighet (duration).

– Vi har skapat ett sensorgränssnitt som gör att kretsen fungerar med en enorm mängd olika sensorer.

Företaget släpper även ett mjukvaruverktyg som kan laddas ner från webben och som ska hjälpa till i arbetet att konstruera energieffektivt. Med verktyget kan man exempelvis se vilken periferienhet som förbrukat mest ström.

De första SiM3L1xx finns att få i volymer kapslade i QFN eller TQFP med 32 eller 256 kbyte flash ombord. Kretsarna kostar 2,55 dollar styck i volymer om minst 10 000.

Även två utvecklingspaket finns att köpa för 99 dollar. Det ena, SiM3L1XXLCD-B-DK, kommer med LCD, medan SiM3L1XX-B-DK kommer utan LCD.