讓電池壽命延長達4倍以上　Energy Micro展現世界最低功耗的ARM Cortex-M3 微控制器

Energy Micro大中華區業務總監 蘇子杰。

嵌入式系統的應用市場非常廣大，涵蓋工業、消費性及汽車等眾多領域。過去因功能訴求單純，8位元及16位元微控制器(MCU)已堪使用，然而，隨著市場對操控性、連結性的需求升高，加上32位元MCU的使用方便及平價化，對8/16位元市場的取代效應已經浮現，而ARM的低功耗Cortex-M3架構則是近來MCU市場的主流。

ARM台灣行銷部門經理Tom Wang分析指出，目前嵌入式市場朝向加值性、節能、人性化介面、遠端連結、軟體應用等5大方向發展。為了提升嵌入式產品的加值性，軟體IP的重要性大幅提升，ARM的全球化軟體團隊能滿足這方面的需求。隨著環保意識抬頭，各國紛紛訂出相關的環保標章，而節能是其中的要求重點，這為嵌入式產品帶來新的設計門檻。不僅如此，人機介面的操控性要更便利，而且要能隨時與無線或有線網路連結，讓嵌入式設計愈來愈仰賴高階的處理器效能。

「今日的嵌入式設計中，軟體的功能需求已愈來愈複雜，這將是很大的開發挑戰。」Tom Wang表示，在嵌入式產品的設計案中，不論是新功能的增加，或是硬體功能的強化，現在都希望透過軟體功能來滿足，這也使得開發案的軟體成本水漲船高。不過，市場上MCU的軟體元件置換仍然不易，因此，有必要建立微控制器軟體介面的相關標準。

「ARM Cortex-M系列處理器正是專為嵌入式應用而開發的處理器核心，提供了廣泛的軟體開發工具及對RTOS的支援。」Tom Wang強調，嵌入式設計要求低功耗、小尺寸、低成本、廣泛的連結性，以及高可靠度等，ARM Cortex-M不僅能滿足這些需求，更能提供彈性的CPU、Graphics、IO和數位訊號處理系統架構來得到產品的區隔性，同時支援高度的安全性。ARM台灣資深FAE Kevin Ho表示，為了讓基於Cortex-M核心開發的微控制器能得到最佳效能，ARM為開發者提供一套專屬的工具－Keil。它具備最佳化的Compiler、IDE、Debugger、Debug/Trace Adapters，除了支援Cortex-M外，也支援CoreSight先進技術。此外，RTOS和中介軟體也針對Cortex-M做了最佳化的改善。

以「簡單」和「節能」特色取得市場利基

目前市場上已有眾多全球一線大廠推出基於ARM核心的微控制器，然而，Energy Micro仍能殺出重圍，嬴得市場的肯定，自然有其獨到的競爭優勢。該公司在於2011年7月14日在臺北六福皇宮首次在台灣公開介紹EFM32系列產品，現場吸引超過2百位產業人士蒞臨聽講，其市場號召力已可見一斑。

「我們公司最大的特色，就是能滿足超低功耗的嵌入式設計要求。」Energy Micro大中華區業務總監Jeff Su一言以蔽之地指出，該公司致力於低功耗的應用與晶片設計，已推出一系列全世界最低耗電Cortex-M3/M0的Gecko系列MCU，接著還將推出下一世代的超低功耗Draco系列射頻(RF)產品。

成立於2007年，Energy Micro的總部設立於挪威，管理團隊主要來自Chipcon、TI、Atmel、Silicon Labs等晶片大廠，擁有豐富的SoC開發經驗。2009年Energy Micro成功發表第1款32位元的微控制器產品Gecko(壁虎家族)，2010年又陸續發表低成本的Tiny Gecko系列及搭載較高容量記憶體的Giant Gecko系列微控制器產品。成立的時間雖短，該公司已獲得許多大獎，例如2010年在紐倫堡嵌入式世界展覽及會議中，Energy Micro即獲得嵌入式硬體獎。

讓電池壽命延長達4倍以上

Jeff Su強調，身為市場新進者，為能夠在眾多微控器一線大廠分食的市場中取得利基空間，Energy Micro必須掌握特定的領先技術，其中「簡單」和「節能」就是Energy Micro公司最重要的核心技術價值。尤其是在節能方面，Energy Micro的EFM32 Gecko、Giant Gecko和Tiny Gecko微控制器產品能做到僅有市面上8、16及32位元產品的四分之一功耗，也就是能將電池壽命延長達4倍以上。

「為了落實最低功耗的產品定位，除了處理器核心外，其他的類比與數位功能都自行研發設計，這樣才能全面性地改善微控制器的設計架構。」Jeff Su指出，EFM 系列MCU 支援EM0 – EM4等5種功耗模式，在全功能運作下的EM0 模式(Run)下，只消耗160µA/MHz，在最省電的EM4 模式(Shutoff)下，消耗電流更是僅僅只有20nA。除了從睡眠到喚醒的時間只需2µs外，更值得一提的是，透過獨創的PRS技術，其MCU在進入休眠狀態時，其他的週邊仍能獨立運作，讓系統能維持在低功耗的狀態下。

當然，有好用的開發工具，才能在開發過程中達到事半功倍的成效。IAR台灣區代理商─新華電腦業務部經理黃瑞安在現場展示時表示，IAR至今全球已售出10萬多套license，針對Energy Micro Cortex M系列，IAR提供的方案，包括可產生市面上最小ANSI C/C++程式碼的UML-Based圖形化設計、測試與驗證控制邏輯軟體virtualSTATE，及最佳應用程式編譯和除錯發展的EWARM，它除了在Code Size及Execution Speed有最佳效能外，新推出的電源除錯(Power debug)功能，可協助軟體工程師，藉修改程式達到降低耗能的目標，是目前有別其他ARM compiler獨特的功能。

另外，32位元ARM核心微控制器加上RTOS已是主流的市場架構。Micrium uC/OS Ⅱ/III是目前最普及的RTOS之一，程式碼極為精簡， 對即時性的多工應用是不可或缺的，再搭配全系列的中介軟體，如TCP/IP、檔案系統、GUI、USB終端/主控端等，使系統的效能得以高度發揮。當然對入門的使用者，最需要的是1套容易上手的EFM32 Starter Kit，內含完整的相關軟硬體。

繼ARM Cortex-M3之後，Energy Micro又採用ARM Cortex-M0核心推出了20款全新的Zero Gecko產品線，強調的是更低功耗的性能表現，其目標應用是電池供電領域，如能源計量、大樓自動化、安全和可攜式醫療設備。接著將問世的則是新一代的Draco射頻產品，將提供整合型的系統單晶片，以及需搭配MCU的網路處理器和收發器等3種產品類型，預計在今(2011)年第4季開始送樣，2012年初開始量產。

更詳細的Energy Micro低功耗EFM系列MCU解決方案，請參見
http://www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?CnlID=13&Cat=1&Cat1=&id=0000243309_FEW23RF21Z114J8HGVKW1&query=Energy+Micro