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最適化された8ビットマイクロコントローラでリソースに制約のあるデバイスの設計を簡素化(DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
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MAIL MAGAGINE No. 1910 2024. 9. 3 |
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最適化された8ビットマイクロコントローラでリソースに制約のあるデバイスの設計を簡素化 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介) |
| 「アプリケーションラボ」は、DigiKey社のご協力をいただいて、DigiKey社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。 今回は、超小型のパッケージと低消費電力という特長で現在でも利用価値の高いSilicon Labs社の8ビットマイクロコントローラについて解説した記事をご紹介します。 ■最適化された8ビットマイクロコントローラでリソースに制約のあるデバイスの設計を簡素化 最近では低価格で低機能な製品にも32ビットArmコアを採用したマイクロコントローラ(MCU)が使われるようになってきたため、8ビットMCUは淘汰される傾向にあります。 実際のところ、8ビットMCUは設計が古いものが多く、クロック速度も8MHz～32MHz程度であり、周辺機能や開発環境は現在の要求からは十分とは言えません。また、新規に8ビットMCUを開発することは、開発環境の整備などを考えるとコスト的にメリットがないと言えます。 それでもリソースに限りがある場合などには、32ビットMCUよりも軽量で消費電力の小さい8ビットMCUには魅力があります。そのためSilicon Labs社は、積極的に8051コアを採用した8ビットMCUを開発しています。 8051は1980年にIntelが組み込み機器用に開発したMCUで、セカンドソースが数多くの半導体メーカーから販売され、現在でも単体もしくはFPGAに組み込まれて使用されています。 オリジナルの8051は、1マシンサイクル(命令をフェッチしてから実行するまで)に12クロックを要していましたが、現在の8051コアはパイプラインを採用することで1マシンサイクルを1クロックで実行できます。 Silicon Labs社は、2015年にC8051F300の後継としてEFM8ファミリを開発し発表しました。EFM8ファミリには、50MHzで動作する最新のBB50/51/52、25MHzまたは50MHzで動作する汎用のBusy Bee、72MHzで動作する高性能アナログ用のLaser Bee、25MHzで動作するバッテリ駆動用のSleepy Bee、48MHzで動作するUSBインターフェース用のUniversal Beeというラインナップがあります。  EFM8 BB50のブロック図 Busy Beeに属する最新のBB50は5Vで動作し、すべてのI/Oピンも5Vに対応します。そして、柔軟にデジタルI/Oを割り当てることができます。パッケージサイズは、16ピンタイプが2.5mm×2.5mm、12ピンタイプが2mm×2mmと超小型です。 周辺機能には、12ビットA/Dコンバータ、温度センサ、PWM付き3chプログラマブルカウンタアレイ、デッドタイム挿入可能3ch PWMエンジンなどを搭載しています。そのほかに、4個の16ビットタイマと2個の8ビットタイマ、UARTとSMBus/I2C、4バイトFIFO付きSPI、ピンマッピング用優先度クロスバー、4個のプログラム可能なロジックユニットなども搭載しています。 消費電力を下げる電力モードとして、周辺機器を動作させながらコアのクロックを下げるアイドルモード、RAMとレジスタの内容を保持したままコアと周辺機器を停止させるストップモードなどがあります。また、プログラム可能なロジックユニットは独立して実行できるため、コアを低消費電力モードから立ち上げずに動作させることができます。 開発環境には、Silicon Labs社の32ビットMCUやワイヤレスSoCと共通のSimplicity Studio Suiteを使用することができます。BB50の開発や実験用には、プロトタイプに簡単に取り付けられるBB50-EK2702Aエクスプローラキットや、128×128ピクセルLCDや8方向アナログジョイスティックなどを備えたBB50-PK5208Aプロキットが用意されています。 【アプリケーションラボ】では、8ビットMCUを使用する理由や用途などについて解説した後、Silicon Labs社のEFM8ファミリMCUの特長と使い方を詳しく紹介しています。 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。
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