Renesas: microcontrollori a 32-bit

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Renesas Electronics ha reso disponibili due nuovi gruppi di microcontrollori (MCU) a 32-bit, RX65N e RX651, ora modelli di punta nell’ambito della famiglia RX. I dispositivi dei gruppi RX65N/RX651, trovano ampio utilizzo nei più svariati campi applicative quali, macchinari industriali con connessione di rete, automazione industriale e così via. Tramite il loro utilizzo, è possibile aumentare, in modo sicuro, le prestazioni di base di un sistema, aggiungendo, contemporaneamente, la possibilità di aggiornare la memoria integrata del dispositivo tramite una rete senza fili, cablata e così via Tutto questo rende più facile sviluppare dispositivi con la caratteristica di poterne aggiornare in tempi brevi le impostazioni o i programmi di controllo, oppure renderle estremamente flessibili in modo da poterne modificare le caratteristiche nell’ambiente di utilizzo finale o a seconda delle richieste dello specifico utente.

La rapida espansione dell’Industrial Internet of Things (IIoT) e dell’Industry 4.0, ha incrementato il bisogno di infrastrutture di rete sicure, negli ambienti produttivi. La connettività di rete rende possibile il controllo dello stato dei macchinari sia dall’interno della fabbrica, che dall’esterno, di scambiare dati ed effettuare cambiamenti nelle loro istruzioni operative e di poterne aggiornare le impostazioni direttamente riprogrammando la memoria integrata nei dispositivi. Inoltre, il produttore del sistema, necessita anche della possibilità di riprogrammare il firmware di base del macchinario, in modalità sicura e in modo tempestivo.

I nuovi gruppi di microcontrollori, RX65N e RX651, permettono di ridurre il carico di lavoro, rendendo, contemporaneamente, più facile lo sviluppo di sistemi IIoT e Industry 4.0.

Caratteristiche principali dei nuovi microcontrollori dei gruppi RX65N e RX651:

1) Processo a 40nm per ottenere una efficienza nei consumi, cinque volte superiore a quella dei dispositivi concorrenti di pari classe e tempi operativi di funzionamento a batteria più estesi

Oggi la richiesta di chi sviluppa sistemi embedded, è quella di poter disporre di microcontrollori con una migliore efficienza energetica, dalle prestazioni elevate e dalle caratteristiche di connettività sempre più avanzate, in modo da poter eseguire codice, processare i dati in arrivo dai sensori esterni e controllare le funzioni essenziali di connettività di sistemi operanti a batteria in ambienti produttivi. I nuovi dispositivi RX65N e RX651 sono stati realizzati adottando il core RXv2 con processo a 40 nanometri (nm), raggiungendo il punteggio di 516 Coremark.

Con una corrente operativa di 15 milliampere (mA), si raggiungono prestazioni di 34.4 Coremark/mA – fino a cinque volte superiori a quelle di un microcontrollore a 32-bit paragonabile che lavora a 120Mhz (Nota 1). La memoria integrata di 1 megabyte (MB) insieme ai 256 kilobytes (KB) di RAM, permette lo sviluppo di un software in grado di essere eseguito esclusivamente nella memoria interna. La memoria interna è quindi in grado di accomodare sia il middleware di comunicazione per reti senza fili WLAN sia le aree dati per l’applicazione, rendendo possibile eliminare il bisogno di memoria esterna, il che riduce i consumi contribuendo ad una ulteriore estensione dell’operatività sotto batterie.

2) Prestazioni aggiuntive e nuove caratteristiche mantenendo la compatibilità con i microcontrollori delle generazioni precedenti

Il core RXv2 è 1.3 volte più prestante se comparato con un dispositivo a 32-bit nell’intervallo di funzionamento di 120 MHz (Nota 1). Questo alto livello di prestazioni, permette ai nuovi RX65N e RX651, di gestire tutte le funzioni aggiuntive e quelle di comunicazione, che fanno uso della connettività di rete, oltre alle convenzionali funzioni di misura e di controllo sequenziale.

I nuovi gruppi RX65N e RX65, mantengono le precedenti funzionalità di comunicazione, quali Ethernet, USB, CAN, UART, SPI e I2C, già presenti nei precedenti gruppi RX63N e RX631, dispositivi già ampiamente utilizzati in numerose applicazioni nel campo dei macchinari industriali. Inoltre, i nuovi microcontrollori dispongono sia di un modulo WLAN e di una interfaccia SD host con connessione dati a 4-bit, che di una interfaccia Quad SPI con il supporto per la connessione a memorie flash esterne. I 256 KB di RAM integrata, sono sufficienti per la gestione dei buffer di comunicazione.

I due moduli hardware AES (Nota 2) e TRNG (Nota 3), possono essere utilizzati per cifrare e decifrare i dati in comunicazione, assicurando un trasferimento dati sicuro attraverso la rete. La funzionalità di protezione di un’area di memoria, fa sì di potersi proteggere da accidentali sovrascritture involontarie, quando è in corso l’aggiornamento del firmware dell’applicazione, prevenendo, appunto, che la flash venga riprogrammata erroneamente.

Le funzioni, precedentemente descritte, utilizzate insieme, permettono una comunicazione sicura attraverso la rete e rendono la riprogrammazione sicura fornendo una valida protezione contro le sovrascritture accidentali. Tutte queste funzionalità, danno la possibilità di scrivere applicazioni in grado di ricevere informazioni sulla funzionalità del prodotto tramite, ad esempio una connessione cloud, di cambiare le impostazioni in modo tempestivo o di aggiornare le funzionalità della macchina in risposta ai cambiamenti richiesti dall’utente finale.

3) Riduce il tempo di sviluppo approssimativamente del 20 percento contribuendo all’immissione del prodotto sul mercato in tempi rapidi

Oltre a fornire microcontrollori che mantengono un alto grado di compatibilità con i membri precedenti della famiglia RX, con i compilatori, i debugger, i tool di generazione del codice ed i programmatori per la Flash, Renesas fornisce un ambiente di sviluppo integrato (IDE). Sono, inoltre disponibili, numerosi software di esempio e driver, incluso il sistema Firmware Integration Technology (FIT). FIT è un concetto completamente nuovo che enfatizza la semplificazione dei moduli driver delle periferiche, aumentando la portabilità tra i dispositivi della famiglia RX, mettendo a disposizione API comuni, per assicurare una facile migrazione verso a da prodotti esistenti che supportano FIT.

I driver di periferica e i vari middleware possono essere combinati ed utilizzati durante il processo di sviluppo con il codice sorgente delle periferiche supportato dal tool di generazione del codice. Tutta la documentazione relativa a come incorporare i moduli FIT, i manuali, le note tecniche, e così via, possono essere tenute aggiornate e consultate, utilizzando i tool legati ad un ambiente IDE, quale e2Studio, per avere ancora più flessibilità durante lo sviluppo. Tutto questo significa la possibilità di sviluppare software in meno tempo, riducendo il carico di lavoro approssimativamente del 20 percento, rendendo possibile un più veloce tempo di immissione sul mercato.

pb

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