Von der Smart Factory bis zur Smart City - Elektronik muss schneller, intelligenter und präziser werden, um mit der zunehmenden Automatisierung mithalten zu können. Autonome Mobile Roboter, die mit Menschen zusammenarbeiten, benötigen beispielsweise präzise Motorsteuerungsfähigkeiten und schnellere Prozessoren, um zum einen Objekten aus dem Weg gehen und zum anderen um Entscheidungen in Nanosekundenschnelle treffen zu können. Hinzu kommt, dass sie dabei effektiv miteinander kommunizieren müssen, um im Einklang miteinander zu arbeiten.

Die Implementierung von fortgeschrittener Edge Analytics und Echtzeit-Reaktionsfähigkeiten für elektronische Systeme wird jetzt einfacher und kostengünstiger. Wir unterhielten uns mit Mike Pienovi, Manager in unserer Abteilung für Sitara™ MCUs. Hier sind seine Eindrücke, welche Entwicklungen die Zukunft von Mikrocontrollern beeinflussen und wie damit die Anforderungen intelligenter, vernetzter Systeme erfüllt werden können.

Lesen Sie unseren technischen Artikel, „5 Beispiele dafür, wie Hochleistungs-MCUs die Industrie umgestalten“  

F: Welche Trends tragen Ihrer Meinung nach maßgeblich zu den neuen Anforderungen an Mikrocontroller bei?

Wenn wir uns mit Ingenieuren und Leuten aus der Branche – egal aus welchem Bereich: Produktion, Rechenzentren, Smart City oder Fahrzeuge der nächsten Generation – unterhalten, hören wir immer wieder, dass die Nachfrage nach mehr Intelligenz in Geräten am Netzwerkrand und nach der Übertragung größerer Datenmengen zwischen Systemen explosionsartig ansteigt. Durch Edge Intelligence (intelligente Edge-Lösungen) wird die Verarbeitung von Daten von einem zentralen Punkt in die einzelnen Geräte verlagert, wo Entscheidungen in Echtzeit getroffen werden müssen. Dies ermöglicht es zum Beispiel Fertigungsrobotern, schnelle Entscheidungen in Echtzeit zu treffen, die zur Verarbeitung komplexer lokaler Aufgaben benötigt werden, oder Daten mit weniger Kostenaufwand zwischen Maschinen hin und her zu schicken und vertrauliche Daten aus Sicherheitsgründen lokal zu verarbeiten. Und ich denke, jedes Unternehmen möchte letztendlich Lagerhallen und Fabriken so produktiv und effizient wie möglich machen. Wenn Roboter Aufgaben schneller erfüllen und präziser arbeiten können, dann erhöht sich zwangsläufig der Durchsatz.

Ein weiterer Schlüsseltrend, der hier zu beobachten ist, sind die zunehmend aufkommenden Anforderungen an die funktionale Sicherheit. In vielen Fällen interagieren heute Menschen mit diesen Robotern, also müssen verschiedene Mechanismen implementiert werden, die sicherstellen, dass nichts schief läuft. Dazu wird für die Geräte, die diese Systeme kontrollieren, mehr Intelligenz benötigt. Das ist also eine weitere Erwartung an diese Geräte, über das erwartete Leistungs- und Präzisionsniveau hinaus.

Mit der steigenden Vernetzung dieser Systeme steigt die Nachfrage nach Mikrocontrollern (MCUs) mit mehr Verarbeitungsleistung, höherer Bandbreite für die Kommunikation zwischen Geräten, verbesserter Echtzeit-Steuerung und mehr Sicherheit und Schutz.

F: Wie verändert sich die Rolle von MCUs, und warum gerade jetzt?

Traditionelle flash-basierte MCUs werden allgemein zur Steuerung von Komponenten wie Sensoren, Schaltern und Motoren genutzt. Um die wachsenden Anforderungen an Systemautomatisierungsfunktionen zu erfüllen, beobachten wir, dass Kunden immer mehr von ihren MCUs verlangen – darunter Dinge wie Leistungssteigerung, die besonders schnelle Verarbeitung großer Datenmengen und der Transfer dieser Daten über eine Vielzahl von verschiedenen vernetzten Systemen hinweg. Dies sind klassische Aufgaben für Prozessoren.

Unser Ziel ist es, Ingenieuren mehrere Optionen zur Lösung ihrer Designanforderungen bereitzustellen, indem wir integrierte Verarbeitungslösungen entwickeln, die das richtige Leistungsniveau in einer Architektur bieten, die sich durch ihre einfache Implementierung auszeichnet und darüber hinaus zusätzliche Systemanforderungen an Sicherheit und Netzwerk erfüllt. Wir entwickelten unsere neuen Sitara AM2x MCUs, um die Kluft zwischen Mikrocontrollern und Prozessoren zu überbrücken und zusätzliche Funktionen für elektronische Systeme zu bieten, deren Anforderungen an Verarbeitungsleistung zweifach oder sogar dreifach so hoch sind.  

F: Abgesehen von Robotik, welche anderen Systeme können von der Verwendung hochleistungsfähiger MCUs profitieren?

Es gibt eine ganze Reihe von Möglichkeiten zur Nutzung von Hochleistungs-MCUs in verschiedenen Branchen, aber zwei Branchen, die besonders herausstechen, sind die Automobilbranche und die Stromversorgungsinfrastruktur. In diesen beiden Branchen sind die Ansprüche im Hinblick auf schnellere Computing-Leistung besonders groß. Für software-definierte Autos können Sie Echtzeit-Steuerkreise mit kurzer Latenzzeit auf Hochleistungs-MCUs nutzen, um fortschrittlichere Funktionen zur Steuerung des Antriebsstrangs zu ermöglichen oder mithilfe der höheren Verarbeitungsleistung den Datendurchsatz für Kommunikation in Bordnetzen zu verbessern. Gleichermaßen könnte diese Technologie in Versorgungsinfrastrukturanwendungen zum Einsatz kommen, wo sie für einen schnelleren und intelligenteren Energietransfer vom Stromnetz zum Auto dienen könnte.

Aufgrund der steigenden Verbreitung von Sensortechnologie in Gebäudeautomatisierung wird auch für diese Branche höhere Verarbeitungsleistung benötigt. Wenn Sie Edge Analytics in ein System am Rande des Netzwerks integrieren, kann das System schnellere und komplexere Entscheidungen gemäß seiner Umgebung treffen und beispielsweise die Temperatur oder die Beleuchtung in einem Zimmer anpassen.

F: Was könnte diese Technologie in Zukunft noch ermöglichen?

Ich denke, es wäre interessant, die Schlüsselbranchen im Auge zu behalten, wo Technologie auf Prozessorebene bereits eingesetzt wird – zum Beispiel in adaptiven Autofederungsanwendungen – um dann dafür sorgen, dass dies noch einfacher realisiert werden kann. Wir ermöglichen es Ingenieuren, kostengünstige Analysefunktionen in unsere Bausteine zu integrieren und so dafür zu sorgen, dass diese Funktionen auf dem Markt immer weiter verbreitet werden.

Für die Geräteentwicklung bedeutet dies auch, dass nun dank des höheren Leistungsniveaus von Mikrocontrollern auch Menschen mit weniger Fachkenntnissen im Bereich integrierte Systeme an diesen Lösungen arbeiten können. Wir machen es unseren Kunden durch die Bereitstellung von Hardware- und Software-Ressourcen einfacher, die Vorteile dieser Funktionen zu nutzen, und unterstützen ihren Entwicklungsprozess. Unser Ziel ist es, Ingenieuren die einfache Implementierung dieser Technologie in die Systeme der Zukunft zu ermöglichen und so die steigenden Anforderungen an immer mehr Automatisierung zu erfüllen.