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에너지 친화적 USB 마이크로컨트롤러

IoT 애플리케이션 USB 연결 단순화

에너지 친화적 USB 마이크로컨트롤러


[산업일보]
IoT(Internet of Things)용 마이크로컨트롤러, 센싱 및 무선 접속 솔루션 전문기업인 실리콘랩스(Silicon Labs, 지사장 백운달)는 업계에서 가장 에너지 친화적인 USB 방식의 마이크로컨트롤러(제품명: Happy Gecko MCU)를 출시했다고 발표했다. 신제품 해피 게코 MCU는 수많은 상을 받아온 실리콘랩스의 EFM32® 32비트MCU 포트폴리오에 새롭게 추가된 최신 제품으로, 경쟁사의 MCU 대체 제품 대비 최대 80%까지 더 낮은 USB 전력을 소모하도록 설계돼, 배터리 수명을 더 오래 연장시키고 에너지 하베스트 애플리케이션 구현을 가능하게 한다. 해피 게코 제품군은 ARM® Cortex®-M0+ 코어와 에너지 소모가 적은 페리페럴을 기반으로 하며, 스마트 미터, 홈 및 빌딩 자동화, 알람 및 보안 시스템, 스마트 액세서리 및 웨어러블 기기를 포함한 다양한 범위의 IoT 애플리케이션에서USB 접속을 간단하게 한다.

USB 브릿지 칩 및 스마트 인터페이스 IC의 선도 공급업체인 실리콘랩스는 점점 증가하고 있는 비용 효율적인 저전력 USB 접속 솔루션 수요를 충족하기 위해 해피 게코 제품군을 개발했다. 매년 30억 대 이상의 USB 디바이스가 선적되고 있기 때문에, USB는 컨수머 애플리케이션을 위해 가장 빠르게 성장하고 있는 인터페이스이며, 산업 자동화 부문에서도 중요한 견인차 역할도 주도하고 있다. 오늘날의 IoT 분야에서, 개발자들은 휴대형이면서 배터리 구동식 기기에 USB 인터페이스를 추가할 경우 애플리케이션의 소비 전류가 두 배로 증가될 수 있다는 점을 밝혀냈다. 실리콘랩스의 해피 게코 MCU 제품들은 전력에 민감한 IoT 애플리케이션에 이상적인 에너지 친화적인 USB 접속 솔루션을 제공한다.

해피 게코 USB MCU는 5가지의 에너지 모드를 갖는 최첨단 에너지 관리 시스템을 갖추고 있어 애플리케이션이 액티브 모드에서 가능한 적은 시간을 보냄으로써 최적 에너지 상태를 유지할 수 있게 한다. 딥 슬립 모드에서, 해피 게코 MCU는 업계에서 선도적인 대기 상태 소모 전류 0.9 μA 를 자랑한다 (32.768 kHz RTC, RAM/CPU 상태 유지, 브라운 아웃 검출 및 파워온 리셋 회로 활성화 상태). 액티브 모드 전력 소모는 실제적인 코드(프라임 넘버 알고리즘)에서 24MHz 동작 시 130 µA/MHz까지 떨어진다. USB MCU는 대기 모드에서 2마이크로 초의 웨이크업 시간으로 전력 소모를 더욱 감소시킨다.

모든 EFM32 MCU제품과 마찬가지로, 해피 게코 제품군은 전반적인 에너지 효율을 획기적으로 향상시켜 주는 PRS(Peripheral Reflex System)를 포함한다. 6개 채널 PRS는 복잡한 시스템 레벨 이벤트를 모니터하고 서로 다른 MCU 페리페럴이 CPU의 개입 없이도 서로 자율적으로 통신할 수 있도록 한다. PRS는 CPU가 깨어나기 전에 특정 이벤트가 발생하는 것을 모니터링 해 에너지를 절약하는 대기 모드에서 Cortex-M0+ 코어를 가능한 오랫동안 머물러 있게 함으로써 시스템 전력 소모를 감소시키고 배터리 수명을 연장시킨다.

해피 게코 MCU는 다른 보급형 EFM32 디바이스에 포함돼 있는 것과 동일한 많은 저에너지 정밀 아날로그 페리페럴을 갖추고 있다. 저에너지 페리페럴에는 아날로그 비교기, 전원 전압 비교기, 온칩 온도 센서, 프로그램 가능한 전류 DAC(digital-to-analog converter), 1 MHz 샘플 레이트일 때 350 μA 전류를 소모하는 12비트 ADC(analog-to-digital converter)가 포함된다. 온칩 AES 암호화 기능은 스마트 미터 및 무선 센서 네트워크 등 보안 기능이 필요한 무선 커넥티비티 IoT 애플리케이션을 가능하게 한다.

해피 게코 제품군의 이례적일 정도로 우수한 단일 다이 집적도는 개발자들이 부품수와 BOM(bill-of-materials) 비용을 감소시킬 수 있도록 한다. 일반적인 USB 접속 대안 제품들은 크리스털과 레귤레이터와 같은 외장형 부품을 요구하지만, 고집적 해피 게코 MCU 제품들은 풀 스피드 USB PHY, 온칩 레귤레이터 및 저항을 내장한 無크리스털 아키텍처를 이용하기 때문에 대안제품들이 요구하는 디스크리트 외장 부품을 거의 모두 없애준다. 해피 게코 MCU는 USB 커넥터 및 씬-폼팩터(thin-form-factor) 웨어러블 설계에 충분히 사용할 수 있을 정도로 작은, 공간절약형 QFN, QFP, CSP(chip-scale package)의 패키지 옵션을 선택해 이용할 수 있다.

실리콘랩스의 부사장 겸 MCU 및 무선 제품 사업부 총괄 매니저인 다니엘 쿨리(Daniel Cooley)는 “해피 게코 MCU는 배터리 구동형 IoT 애플리케이션의 USB 접속을 위해 경제적이면서도 플러그-앤-플레이 방식 솔루션을 찾는 개발자들에게 실리콘랩스의 에너지 친화적인 EFM32 아키텍처의 이점들을 제공한다”면서 “해피 게코 USB MCU와 심플리시티 스튜디오 개발 환경을 통해 시스템 설계자들은 가장 낮은 에너지 소모와 BOM 비용으로 자신의 32비트 애플리케이션을 실질적으로 어느 것에라도 연결할 수 있다”라고 말했다.

간단한 USB 설계 방식
해피 게코 제품군은 실리콘랩스의 심플리시티 스튜디오 개발 플랫폼으로 지원된다. 심플리시티 스튜디오 개발 플랫폼은 개발자들이 저에너지 설계를 간단하게 할 수 있도록 지원한다. 심플리시티 에너지 프로파일러는 실시간 에너지 프로파일링과 코드 디버깅이 가능하도록 한다. 심플리시티 배터리 에스티메이터는 애플리케이션 프로파일, 에너지 모드, 사용중인 페리페럴을 기반으로 예측되는 배터리 수명을 계산한다. 심플리시티 컨피규레이터는 MCU 핀 설정을 위해 시각적인 인터페이스를 제공하며, 자동으로 초기화 코드를 생성한다. EFM32 MCU로 개발된 코드는 해피 게코 애플리케이션으로 재사용될 수 있다.
홍보영 기자 papersong@kidd.co.kr

산업1부 홍보영 기자입니다. 국내외 무역과 로봇, IoT, 기계·금형산업에 대한 참 소리를 전합니다.^^

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