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Les 10 facteurs qui font du microcontrôleur 32 bits EFM32 le moins gourmand en énergie du monde

Les microcontrôleurs 32 bits EFM32 sont supérieurs aux solutions faible consommation existantes. Nous dévoilons ci-dessous les dix facteurs qui permettent d'obtenir ce résultat, parmi d'autres informations également fournies par ce Livre Blanc.

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Les microcontrôleurs EFM32 ont été conçus afin de réduire de façon significative la consommation en mode actif. Sous 3 V et à 32 MHz, le microcontrôleur ne consomme que 180 µA/MHz tout en exécutant du code de la mémoire Flash interne. - EFM32 microcontrollers have been designed to significantly reduce the active mode power consumption. At 32 MHz and 3V the MCU only consumes 180 μA/MHz while running real life code from the internal Flash memory.

Très faible consommation active

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Energy Micro a construit le microcontrôleur EFM32 Gecko autour d'un cœur de processeur 32 bits ARM Cortex-M3. L'architecture Cortex-M3 a été conçue pour les applications critiques aux plans réponse et consommation, et présente un traitement des données beaucoup plus rapide que les autres microcontrôleurs 8 et 16 bits. Les tâches sont donc exécutées en moins de cycles d'horloge, ce qui réduit de façon dramatique la période active. - EFM32 microcontrollers sport the 32-bit ARM Cortex-M3 central processing unit. The ARM Cortex-M3 architecture was developed for response and power sensitive applications and is much more processing efficient than 8- and 16-bit CPUs. Tasks are therefore executed with fewer clock cycles which drastically reduce the active period.

Temps de traitement réduit

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Les microcontrôleurs EFM32 diminuent le délai pour passer entre un mode veille profond et un mode actif, inefficace mais nécessaire. Ce délai ne peut être ignoré puisque les systèmes basse consommation n'arrêtent pas de migrer entre les modes actif et veille. Les microcontrôleurs EFM32 ont réduit le temps de réveil à 2 µs, garantissant ainsi la plus faible consommation possible avant que le microcontrôleur ne commence à exécuter des tâches. - EFM32 MCUs minimize the inefficient wake-up period from deep sleep modes to active mode. This period cannot be neglected because low power systems switches between active- and sleep modes throughout operation. EFM32 microcontrollers have reduced the wake-up time from deep sleep to 2 μs, and as little energy as possible is thereby used before the CPU can start performing its tasks.

Temps d'allumage très rapide

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Les microcontrôleurs EFM32 combinent une technologie ultra faible consommation avec une gestion intelligente de la puissance afin de réduire l'utilisation des modes attente tout en réalisant des opérations basiques. Le mode Deep Sleep inclut la rétention de la RAM et de l'unité centrale, les fonctions de sécurité Power-on Reset et Brown-out Detection, ainsi que la fonction Real Time Counter avec seulement 900 nA. En mode Shutoff, la consommation n'est que de 20 nA. - EFM32 microcontrollers implement ultra low power technology and clever power management for reducing energy spill in standby modes while still performing basic operations. The Deep Sleep mode includes RAM and CPU retention, Power-on Reset and Brown-out Detection safety features, and a Real Time Counter while only using 900 nA. In Shutoff mode the consumption is only 20 nA

Courant ultra faible en mode attente

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Outre la plus faible consommation possible en mode actif et repos, les fonctions périphériques de l'EFM32 sont capables d'opérer dans des modes basse consommation sans utiliser l'unité centrale. Une application peut réduire la consommation d'énergie tout en réalisant des tâches très sophistiquées en utilisant des périphériques autonomes. - In addition to lowest active and sleep mode energy numbers, the EFM32 peripherals can operate in low energy modes without using the CPU. Using highly autonomous setup, an application can reduce power consumption while still performing advanced tasks.

Fonctionnement autonome des périphériques
 

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Le système périphérique réflexe (Peripheral Reflex System) des microcontrôleurs EFM32 permet de relier directement un périphérique à un autre sans faire intervenir l'unité centrale. Grâce à un tel système, un périphérique peut fournir des signaux que d'autres périphériques consomment, et réagir immédiatement même si l'unité centrale reste en mode repos. - The Peripheral Reflex System in the EFM32 microcontrollers makes it possible to directly connect one peripheral to another peripheral without involving the CPU. Via this system a peripheral can produce signals which other peripherals can consume and instantly react to while the CPU is sleeping.

Système périphérique réflexe

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Les microcontrôleurs EFM32 sont dotés de 5 modes d'alimentation qui donnent aux concepteurs la souplesse nécessaire à l'optimisation de leurs applications pour les performances les plus élevées et la durée de vie de la batterie la plus longue. - EFM32 microcontrollers have 5 efficient energy modes which give system designers the flexibility to optimize their application for highest performance combined with the longest battery life.

Modes d'alimentation bien conçus

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Les microcontrôleurs EFM32 sont équipés de périphériques conçus pour un fonctionnement en basse consommation afin d'allonger la durée de la batterie d'un facteur 4 comparé à d'autres solutions basse consommation 8, 16 et 32 bits. - EFM32 microcontrollers are packed with peripherals designed for low energy operation which increase the battery life 4 times compared to other low power 8-, 16-, and 32-bit solutions

Périphériques ultra efficaces au plan énergétique

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Parmi les outils du microcontrôleur EFM32 se trouve un système de surveillance sophistiquée de l'énerrgie (AEM, pour Advanced Energy-Monitoring) qui permet de visualiser de façon précise, en temps réel, la consommation d'un prototype, ce qui permet d'identifier très tôt les courants de fuite et donc de les éviter. Les outils incluent aussi un J-Link complet de Segger, pour une programmation et un débogage faciles. - The EFM32 Gecko tools include AEM, an advanced energy-monitoring system that makes it possible to accurately view a prototype's current consumption data in real time, enabling early identification and removal of adverse current drains. The tools also integrates full J-Link from Segger, for easy debugging and programming.

Surveillance sophistiquée de la consommation - AEM - Advanced Energy Monitoring

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L'environnement logiciel energyAware supporte les outils de développement de l'EFM32 Gecko. Il inclut des exemples de code, des bibliothèques CMSIS et un Profiler qui lit les données systèmes du système AEM (Advanced Energy Monitoring), réalise une simple visualisation graphique de ces données, et optimise en conséquence le code et la consommation énergétique de l'application. - The energyAware™ software suit supports the EFM32 Gecko development tools. This includes code exmples, CMSIS libraries and a Profiler that reads the kits’ Advanced Energy Monitoring (AEM) system data and enables simple graphical visualization and optimization of application energy consumption and code.

Logiciel “energi-conscient” - energyAware

Dans les applications ultra faible puissance, la consommation d'énergie s'additionne sur la durée de fonctionnement en mode actif et en mode veille/veille prolongée afin de donner l'énergie totale consommée (Energie = Puissance x Temps). Les microcontrôleurs EFM32 Gecko assurent aux concepteurs la plus faible consommation d'énergie possible pour leurs applications. Typiquement, les applications utilisant un microcontrôleur EFM32 Gecko affichent une durée de vie d'une pile bouton à une seule cellule 4 fois plus longue.

Energie = Puissance x Temps

The total energy consumption in a system includes both the active and the sleep mode energy   The total energy consumption in a system includes both the active and the sleep mode energy


Les dix importants facteurs technologiques pour l'efficacité énergétique d'un microcontrôleur


Le microcontrôleur 32 bits EFM32 d'Energy Micro est le moins gourmand en énergie du monde, et est particulièrement adapté aux applications critiques au plan de l'énergie, par exemple aux compteurs d'électricité, d'eau et de gaz, à la domotique, aux systèmes d'alarme et de sécurité, ainsi qu'aux équipements médicaux/de fitness portables. Ces applications doivent pouvoir fonctionner le plus longtemps possible (même éventuellement pendant des années) sans un apport énergétique et/ou sans l'intervention d'un opérateur externe. Le remplacement des batteries est souvent impossible, pour des raisons d'accès et de coût. Comparé avec les dix microcontrôleurs basse consommation de pointe actuellement disponibles sur le march, le microcontrôleur EFM32 a prouvé qu'il consomme seulement un quart de l'énergie requise par les autres solutions alternatives 8, 16 ou 32 bits.

Cette performance peut se traduire par une extension de la durée de vie d'une pile bouton typique à une cellule d'au moins 300% ou d'au moins 7 ans. En bref, le microcontrôleur se caractérise par une très faible consommation en mode actif, un temps de traitement réduit, un temps d'allumage très rapide et un courant ultra faible en mode attente. Pour arriver à ces caractéristiques, l'EFM32 affiche à plusieurs niveaux une rupture des règles de conception d'un microcontrôleur :

1. Très faible consommation en mode actif

Les microcontrôleurs EFM32 ont été conçus afin de réduire de façon significative la consommation en mode actif. Sous 3 V et à 32 MHz, le microcontrôleur ne consomme que 180 µA/MHz tout en exécutant du code de la mémoire Flash interne.

2. Temps de traitement réduit

Energy Micro a construit le microcontrôleur EFM32 Gecko autour d'un cœur de processeur 32 bits ARM Cortex-M3. L'architecture Cortex-M3 a été conçue pour les applications critiques aux plans réponse et consommation, et présente un traitement des données beaucoup plus rapide que les autres microcontrôleurs 8 et 16 bits. Les tâches sont donc exécutées en moins de cycles d'horloge, ce qui réduit de façon dramatique la période active.

3. Temps d'allumage très rapide

Les microcontrôleurs EFM32 diminuent le délai pour passer entre un mode veille profond et un mode actif, inefficace mais nécessaire. Ce délai ne peut être ignoré puisque les systèmes basse consommation n'arrêtent pas de migrer entre les modes actif et veille. Les microcontrôleurs EFM32 ont réduit le temps de réveil à 2 µs, garantissant ainsi la plus faible consommation possible avant que le microcontrôleur ne commence à exécuter des tâches.

4. Courant ultra faible en mode attente

Les microcontrôleurs EFM32 combinent une technologie ultra faible consommation avec une gestion intelligente de la puissance afin de réduire l'utilisation des modes attente tout en réalisant des opérations basiques. Le mode Deep Sleep inclut la rétention de la RAM et de l'unité centrale, les fonctions de sécurité Power-on Reset et Brown-out Detection, ainsi que la fonction Real Time Counter avec seulement 900 nA. En mode Shutoff, la consommation n'est que de 20 nA.

5. Fonctionnement autonome des périphériques

Outre la plus faible consommation possible en mode actif et repos, les fonctions périphériques de l'EFM32 sont capables d'opérer dans des modes basse consommation sans utiliser l'unité centrale. Une application peut réduire la consommation d'énergie tout en réalisant des tâches très sophistiquées en utilisant des périphériques autonomes.

6. PRS - Le système périphérique réflexe

Le système périphérique réflexe (Peripheral Reflex System) des microcontrôleurs EFM32 permet de relier directement un périphérique à un autre sans faire intervenir l'unité centrale. Grâce à un tel système, un périphérique peut fournir des signaux que d'autres périphériques consomment, et réagir immédiatement même si l'unité centrale reste en mode repos.

7. Des modes d'alimentation bien conçus

Les microcontrôleurs EFM32 sont dotés de 5 modes d'alimentation qui donnent aux concepteurs la souplesse nécessaire à l'optimisation de leurs applications pour les performances les plus élevées et la durée de vie de la batterie la plus longue.

8. Périphériques ultra efficaces au plan énergétique

Les microcontrôleurs EFM32 sont équipés de périphériques conçus pour un fonctionnement en basse consommation afin d'allonger la durée de la batterie d'un facteur 4 comparé à d'autres solutions basse consommation 8, 16 et 32 bits. Parmi ces périphériques se trouvent :

9. Surveillance sophistiquée de la consommation - AEM - Advanced Energy Monitoring

Parmi les outils du microcontrôleur EFM32 se trouve un système de surveillance sophistiquée de l'énerrgie (AEM, pour Advanced Energy-Monitoring) qui permet de visualiser de façon précise, en temps réel, la consommation d'un prototype, ce qui permet d'identifier très tôt les courants de fuite et donc de les éviter. Les outils incluent aussi un J-Link complet de Segger, pour une programmation et un débogage faciles.

10. Logiciel “energi-conscient” - energyAware

L'environnement logiciel energyAware supporte les outils de développement de l'EFM32 Gecko. Il inclut des exemples de code, des bibliothèques CMSIS et un Profiler qui lit les données systèmes du système AEM (Advanced Energy Monitoring), réalise une simple visualisation graphique de ces données, et optimise en conséquence le code et la consommation énergétique de l'application.


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