오늘날 공장이 복잡해짐에 따라, 공장 운영에 필요한 기계, 제어 시스템 및 통신의 정밀도와 효율성에 대한 요구 사항은 더욱 많아졌다. 오류 비용 때문에 점점 더 많은 공장에서 가능한 한 많은 프로세스를 자동화하게 되어가고 있다. 이 같은 자동화 추세로 인해 MCU(마이크로컨트롤러)는 센서 통신 네트워크 및 장비 모니터링에서 특히 중요한 역할을 하고 있다. 한 공장 전체의 센서와 트랜스미터를 생각해보자. 기존의 센서 시스템은 센서 요소, 센서 데이터 처리를 위한 제어 블록 및 통신 인터페이스로 구성된다(그림 1). 이 시스템의 MCU는 주로 센서 요소의 값을 증폭시키고 판독하는 역할을 한다. 그리고 이 데이터는 처리되어 온도가 증가할 때 냉각 시스템을 가동하는 것과 같은 즉각적인 조치를 취하는 데 사용되거나 전체 시스템 모니터링을 위한 중앙 노드로 다시 전송된다. MCU에서 처리되는 이러한 통신은 몇 가지 형태를 취할 수 있다. IO-링크 또는 4~20mA 전류 루프와 같은 유선 프로토콜이 포함되어 있거나, 무선 트랜시버를 사용하여 공장 전체에 정보를 전달할 수 있다. 이와 같은 기본적인 시스템도 MCU로 해결해야 할 과제를 안고 있다.

공장 자동화와 산업 시스템 프로세스 제어는 엔지니어에게 고유한 요구 사항과 과제를 가져다준다. • 전력 예산 절감으로 더 많은 성과 달성
• 더 많은 정밀 센서 데이터를 수집하여 더 나은 의사 결정
• 점점 더 가혹해지는 작동 환경
• 전체 설계를 공간이 제약된 장소에 맞춤

전력 관점에서 볼 때 개발자들은 가용 에너지에 제약을 받는 경우가 많다. 배터리를 에너지원으로 사용할 경우에도 수천 개의 센서 노드를 대상으로 한 교체 작업으로 인해 높은 인건비가 발생할 수 있으며, 전류 루프로 작동할 경우에도 각 노드는 루프의 전체 사양을 충족하기 위해 3mA 미만의 전류를 소비해야 한다. 따라서 개발자들은 에너지 소비 최소화를 위해 노력함과 동시에, 시스템의 환경의 사소한 변화를 구별하고 바람직한 결정을 내릴 수 있도록 센서 판독값에서 16bit 이상의 분해능을 구현해야 하는 경우가 많다. 또한 전류 루프에 통신을 위한 고성능 아날로그가 필요하다. 센서가 대형 모터 옆에 있는 경우처럼 고온에서 작동해야 하는 경우 이러한 과제는 더 까다로워진다. 마지막으로 센서 노드가 전체 자동화 시스템의 여러 부품을 연결하는 통신 회선에 들어 맞아야 한다. 이러한 과제는 실제로 존재하지만 IO-링크, 4~20mA 및 HART®와 같은 여러 프로토콜을 지원해야