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Un banc d’essai EEMBC mesure le coût énergétique des blocs périphériques des microcontrôleurs

Publié le 13 septembre 2017 à 11:56 par Pierrick Arlot        Test & Validation

ULPMark

Depuis la publication en 2014 du benchmark ULPBench, le consortium EEMBC (Embedded Microprocessor Benchmark Consortium) s’intéresse de près à la problématique de l’éco-efficacité des briques de base matérielles utilisées dans les conceptions embarquées. Si le banc d’essai ULPBench, rebaptisé depuis ULPMark-CP (CoreProfile), cible plus particulièrement le cœur des microcontrôleurs à ultrabasse consommation, celui dénommé ULPMark-PP (PeripheralProfile) – tout juste disponible auprès du consortium – vise à quantifier l’efficacité énergétique des microcontrôleurs à l’aune de leurs blocs périphériques programmables les plus communément utilisés (conversion analogique/numérique CAN, horloge temps réel RTC, interface SPI, bloc PWM).

Le banc d’essai ULPMark-PP va donc permettre de jauger la manière dont chaque fabricant a conçu et implémenté ce type de périphériques dans ses circuits en vue de limiter leur consommation… Ce qui est loin d’être anodin. Le choix d’un microcontrôleur est en effet souvent lié à la présence des périphériques intégrés sur la puce qui déchargent le cœur principal de certaines fonctions dont ce dernier serait bien en peine de réaliser tout seul.

Pour évaluer un microcontrôleur, le banc d’essai ULPMark-PP teste donc les blocs périphériques de différentes manières en définissant dix périodes d’activité d’une seconde chacune avec un usage différent des blocs CAN, SPI, PWM et RTC, le circuit repassant en mode veille à la fin de chaque période. « Comme chaque application a des besoins différents en termes de performance, d’alimentation et de coût, la disponibilité de bancs d’essai pertinents pour les microcontrôleurs nécessite de "peler l’oignon" pour comprendre quel modèle est le meilleur pour une application donnée, indique Mark Wallis, coprésident du groupe de travail EEMBC IoT et architecte système chez STMicroelectronics, très impliqué dans les travaux du consortium EEMBC. Dans ce cadre, nous avons partagé notre expertise applicative avec les autres membres du groupe de travail et le consortium EEMBC a retenu la solution de test énergétique de ST qui en est actuellement dans les dernières étapes de développement et qui garantira la validité des résultats obtenus aux bancs d’essai ULPMark. » Dénommée EEMBC EnergyMonitor 2.0, cette solution sera disponible auprès des grands distributeurs en octobre 2017.

Parallèlement à l’annonce de la disponibilité du banc d’essai ULPMark-PP, et c'est une première, le consortium EEMBC a pu en dévoiler les premiers résultats, fournis notamment par des sociétés comme STMicroelectronics et Ambiq Micro. Où l’on s’aperçoit que la prise en compte des blocs périphériques modifie clairement le rapport de force qui a pu s’établir avec le benchmark ULPMark-CC qui ne teste que le cœur du microcontrôleur. Ainsi, alors que les circuits Apollo512 d’Ambiq Micro affichent des scores au-delà des 350 (sous tension optimale) et les STM32L4 de ST des résultats aux alentours des 250 (toujours sous tension optimale) au banc d’essai ULPMark-CC, les seconds dominent clairement les premiers à l'ULPMark-PP grâce à leur meilleure gestion des blocs périphériques (voir tableau ci-dessous).

Ajoutons, pour être exhaustif, que les bancs d’essai ULPMark sont complétés par le benchmark IoTMark-BLE, disponible depuis avril 2017, qui a vocation à mesurer l’éco-efficacité énergétique du couple formé par le microcontrôleur et le sous-système radio Bluetooth Low Energy (LE), une paire souvent mise en œuvre dans des objets, dispositifs et autres équipements IoT fonctionnant sur piles ou batteries. Le consortium EEMBC compte par ailleurs publier dans les mois qui viennent le benchmark de sécurité SecureMark qui permettra de passer au banc d’essai une suite protocolaire TLS (Transport Layer Security) telle qu’utilisée par les objets IoT avec des primitives de chiffrement du type AES ou courbes elliptiques.

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