CC BY
39Публикуем часть статьи, которая по техническим причинам не попала в № 4'2000. Приносим извинения автору и читателям.
Продукция ДЇМЕІ -
общие направления и тенденции развития
В предыдущем номере журнала рассматривались основные направления развития корпорации Atmel на 2000 год. Был проведен обзор продукции ряда стандартных групп — изделий энергонезависимой памяти программ и данных, микросхем программируемой логики FPGA и микросхем системного уровня интеграции FPSLIC.
В этом выпуске мы закончим обзор стандартных групп изделий Atmel, описав Flash — микроконтроллеры общего назначения и микросхемы программируемой логики SPLD и CPLD.
Игорь Кривченко
igor@efo.spb.su w ww .efo. ru
SPLD и CPLD
Atmel предпринимает активные действия и в совершенствовании простейших микросхем программируемой логики SPLD (PAL и GAL). К сожалению, действия эти не направлены на увеличение сортамента выпускаемых кристаллов. По-прежнему производятся микросхемы трех типов — ATF16V8, ATF20V8 и ATF22V10. Но вместе с этим ведется целенаправленная работа по совершенствованию технологии и повышению качества кремния, что позволило выпускать все SPLD в версиях
Рис. б. Микроконтроллеры корпорации Atmel
C/CZ. Это означает увеличение быстродействия (ATF20V8C, например, может работать с временами задержки 5 нс; остальные кристаллы — 7 нс), меньшие размеры кристаллов и корпусов, а также улучшенные электрические характеристики. Микросхемы версий C/CZ имеют пониженное энергопотребление и широкий диапазон рабочих напряжений питания. SPLD Atmel активно внедряются на рынки автомобильного и даже военного температурных диапазонов. А поскольку в 1999 году Lattice приобрел фирму Vantis (конкурент Atmel), то у корпорации Atmel появился дополнительный шанс упрочить свои позиции на рынке и в области SPLD.
Что касается микросхем CPLD, то здесь новостей также не очень много. Бесспорным лидером на этом сегменте рынка является Altera, особенно после появления семейства EPM3000. Тем не менее некоторые типы кристаллов Atmel являются конкурентоспособными по цене, и это обстоятельство не следует забывать. К сожалению, процесс активного продвижения на рынок CPLD производства Atmel сдерживает отсутствие доступного универсального программного обеспечения. За период времени с конца 1999 до начала 2000 года новых типов кристаллов не выпускалось. По-прежнему производятся микросхемы ATF1502, ATF1504 и ATF1508 в сериях AS (рабочее напряжение 5,0 В) и ASL (рабочее напряжение 5,0/3,3 В).
Отслеживая требования современного рынка, корпорация Atmel анонсировала в первом квартале нынешнего года новую серию микросхем ATF15xxSSL с рабочим напряжением 3,3 В. Кристаллы версии SSL
будут производиться по технологии 0,35 мкм и, следовательно, будут конкурентоспособны на рынке как по быстродействию, так и по энергопотреблению. В новую серию войдут все имеющиеся версии микросхем с 32, 64 и 128-ю макроячейками. Кроме того, будут добавлены еще два кристалла большой логической емкости — 256 и 512 макроячеек, но производство их начнется лишь в конце 2000 — начале 2001 года.
FLASH-микроконтроллеры
Корпорация Atmel уже несколько лет удерживает первое место по производству Flash-микроконтроллеров общего назначения. Приблизительное соотношение в мире между количествами выпускаемых масочных микроконтроллеров и микроконтроллеров с ре-программируемым ПЗУ программ следующее: масочные — 86 %, а OTP и Flash — 14 %, где Atmel принадлежит более 40 % объема продукции. По прогнозам экспертов, объем выпуска контроллеров Atmel в 2000 году должен удвоиться, так как начался массовый переход потребителей именно к ре-программируемым устройствам. Все основные лидеры (Motorola, Hitachi и др.) также переходят на производство микроконтроллеров с памятью программ, выполненной по технологии Flash.
Здесь кризис также повлиял на увеличение цен и сроков поставки, но не в такой степени, как для изделий SE2 и Flash. Сильнее всего пострадали кристаллы, которые раньше других стали переводиться на технологию 0,35 мкм, а также микроконтроллеры с большим объемом памяти программ, поскольку спрос на них значительно вырос в 2000 году. Но в целом ситуация остается достаточно стабильной.
Все микроконтроллеры Atmel можно разделить на три большие группы (рис. 6), для каждой из которых действуют свои законы развития.
Микроконтроллеры 8х51
Семейство AT89C/S 8-разрядных Flash-микроконтроллеров пользуется заслуженной популярностью у разработчиков и производителей электронной аппаратуры. Спрос на микросхемы этого класса во всем мире остается достаточно стабильным. По итогам 1999 года объем производства Atmel увеличился, причем основной прирост наблюдался для однократно программируемых и QuickFlash кристаллов — 87F5x и 80F5x.
Корпорация Atmel постоянно совершенствует микроконтроллеры семейства 8х51. Так, к выпуску во 2-м квартале 2000 года анонсированы две новые микросхемы — AT89S51 и AT89S52. Эти микроконтроллеры будут полностью совместимы с хорошо известными версиями AT89C51/52 и снабжены функцией программирования в системе (ISP). Микросхемы будут производиться по технологии 0,35 мкм. Одновременно Atmel осуществляет планомерный перевод всех имеющихся микросхем AT89C/S на проектные нормы 0,35 мкм. Первыми будут модифицированы наиболее
распространенные кристаллы AT89C55 и AT89C52.
Неприятной новостью является отказ корпорации Atmel от производства микроконтроллеров в автомобильном и военном температурном диапазонах — ни один кристалл семейства AT89C/S не будет выпускаться для работы при температурах ниже -40° С и выше +85° С.
ARM Thumb микроконтроллеры
Данное направление активно развивается Atmel. По объему выпуска микроконтроллеров с ядром ARM серии AT91 корпорация вплотную приблизилась к признанным лидерам — Motorola и MIPS. Основные достоинства ARM Thumb — высокая производительность при низком энергопотреблении и многофункциональность. Это определяет основную нишу для конечных приложений — интеллектуальная портативная аппаратура. Многие производители сложной электронной техники уже используют ядро ARM Thumb, встраивая его в свои законченные интегральные изделия. Это, например, приемники GPS (фирмы Mitel и SiRF), оборудование для базовых станций GSM (Ericsson), приложения Audio WMA/MP3 (dBTech и Microsoft), модемы (Ericsson), пейджеры (Motorola) и др.
В настоящее время выпущены и анонсированы три семейства микроконтроллеров серии AT91 — M40, M63 и M55. В планы 2000 года входит также выпуск ряда комбинированных кристаллов — AT91+Ethernet/USB, AT91+CAN и AT91+MP3. Тем не менее доступных версий кристаллов пока немного. Объясняется это тем, что Atmel планирует реализовать AT91 ARM Thumb как стандартное 32-разрядное процессорное ядро для разнообразных массовых применений. Поэтому основные силы корпорации направлены на совершенствование технологического процесса, а в производство для широкой продажи попадают лишь удачные решения, реально претендующие на универсальность.
Успех ARM на рынке встраиваемых микроконтроллеров обусловлен и тем, что эти микросхемы изначально задумывались как семейство кристаллов. Будут выпускаться скоростные процессоры M40, кристаллы с мультипроцессорным интерфейсом M63, Flash-и SRAM-кристаллы семейств AT91F и AT91R, а также микросхемы сверхнизкого энергопотребления с аналоговыми блоками — M55/42.
Постоянно совершенствуются и средства поддержки разработок для ARM. В 19992000 годах выпущены два новых типа отладочных плат для ARM Thumb, а также обновлен базовый набор разработчика AT91EB01. Пополняется список сторонних фирм, производящих для ARM программные средства проектирования и отладки, операционные системы, внутрисхемные эмуляторы и отладочные комплексы. Основными среди них считаются Europe Technologies, Allant и Green-Hills Software.
AVR 8-bit RISC микроконтроллеры
Это, пожалуй, самое интересное, прогрессивное и развиваемое направление Atmel (рис. 7). Объемы продаж AVR в 1999 году выросли на 120% по сравнению с 1998 годом, а в 2000 году планируется вдвое перекрыть и эти показатели. Можно считать, что AVR постепенно становится индустриальным стандартом среди 8-разрядных микроконтроллеров общего назначения. В 1999-2000 годах все три семейства AVR пополнились новыми устройствами. Выпущено и реализовано более 12000 наборов разработчика (Starter Kits STK200 и STK300). В начале 2000 года были разработаны три новых внутрисхемных эмулятора реального времени и один новый Starter Kit. В сфере программного обеспечения созданы компиляторы С для tinyAVR и С++ для всех AVR.
Семейство classicAVR получило два новых кристалла — AT90x2333 и AT90x4434. Но в дальнейшем развитие classicAVR не планируется. Считается, что это семейство функ-
ционально сбалансировано и разнообразно представлено.
В семействе tinyAVR появились кристаллы ATtiny12, ATtiny15 и ATtiny28, которые изготавливаются по технологии 0,35 мкм. Все эти микросхемы доступны для заказа, а ожидаемое время выхода из производства — 3-й квартал 2000 года. У tinyAVR также анонсирован очень интересный микроконтроллер — ATtiny26, имеющий в своем составе модуль USI (Universal Serial Interface). Это означает, что один и тот же периферийный узел связи на кристалле может быть программным образом сконфигурирован для работы в качестве SPI, UART или I2C интерфейсов.
Но наиболее интересные решения будут реализованы в семействе megaAVR, где анонсирован целый ряд новых кристаллов (технология 0,35 мкм). Объем памяти программ микроконтроллеров будет варьироваться от 8 Кбайт до 32 Кбайт, а выпускаться они будут в корпусах DIP, PLCC и TQFP с количеством выводов 32, 40 и 44. Все новые ATmegaXXX будут иметь аппаратный умножитель, схему защиты от сбоев и, за исключением ATmega161, аналого-цифровой преобразователь. Они также будут иметь функцию самопрограммирования в системе, причем свободная память в
BOOT-области может быть использована в качестве дополнительного пространства для кода программы. Помимо этого удалось вдвое повысить скорость работы всех периферийных узлов (SPI, PWM, UART), улучшить работу схемы тактирования и упростить доступ к внешней памяти данных.
В середине нынешнего года выйдут микроконтроллеры ATmega163/83; начало производства остальных кристаллов запланировано на третий квартал. Микросхемы ATmega32 и ATmega85 будут дополнительно снабжены JTAG-интерфейсом. Модифицируется и хорошо известный кристалл ATmega103 — на его базе появится ATmega104. Новый микроконтроллер будет иметь все аппаратные новшества семейства ATmega плюс еще один дополнительный последовательный интерфейс UART.
В области средств поддержки разработок для AVR произошли значительные изменения. Выпущен набор разработчика STK100 для tiny-AVR. Усовершенствованы набор разработчика STK200 и кабель для внутрисхемного программирования AVRISP, которые смогут работать как с микросхемами classicAVR, так и с новыми megaAVR. Программное обеспечение также будет обновлено, но рабочие вер-
сии выйдут после начала производства серийных кристаллов (середина 2000 года). Выпущены три новых внутрисхемных эмулятора реального времени: ICE10 для tinyAVR, ICE30 для megaAVR и ICE200 для classic- и tinyAVR. Особенно хочется отметить эмулятор ICE200. Для изделий такого класса он является очень дешевым устройством и специально ориентирован именно для массового применения. В дополнение к ICE200 Atmel реализует набор переходников (AVRSMD) для корпусов под поверхностный монтаж. В состав AVRSMD входят панельки для работы с корпусами SOIC8, SOIC20, PLCC44 и TQFP44. Стоимость данного набора, как и эмулятора ICE200, очень низкая. Это лишний раз подчеркивает открытую политику корпорации Atmel в вопросах развития доступных средств поддержки разработок для AVR, которая сохранится и в будущем. Активно идет процесс сотрудничества со сторонними фирмами, выпускающими программные средства проектирования и отладки, операционные системы, разнообразные отладочные комплексы и внутрисхемные эмуляторы для AVR. Заслуживает внимания компания Imagecraft, выпустившая дешевые и доступные С-компиляторы для семейств tinyAVR и classicAVR. МИ
