47 / 86
DIGITAL
ENERGY EFFICIENCY
47
- ELETTRONICA OGGI 455 - GIUGNO/LUGLIO 2016
trollore, questa famiglia
utilizza il Peripheral Reflex
System, che consente la
comunicazione diretta fra
due periferiche mentre
l’unità centrale rimane in
modalità sleep. Oltre alla
MCU, anche le periferiche
operano con un bassissi-
mo consumo; ad esempio,
il controllore LCD dedicato
ai display a 4 x 40 segmenti
ha un assorbimento di cor-
rente di soli 0,55 µA, quello
di un ADC da 1 Msample/s
è di 200 nA, quello di un
UART a 32 kHz è di 100 nA
e quello di un comparatore
analogico è 150 nA. Fra i
numerosi altri microcontrollori ultra-low-power ricordia-
mo la MCU chip-scale package basata su ARM di Freescale
(NXP), denominata Kinetis KL03, che dispone di dieci diver-
se modalità di gestione della potenza elettrica in cui l’assor-
bimento di corrente è limitato a 75 µA/MHz in run mode e a
161 nA in deep sleep.
I microcontrollori eXtreme Low Power PIC
Un ultimo esempio di famiglia di microcontrollori a bassis-
simo consumo è dato dai PIC XLP (eXtreme Low Power)
di Microchip e, in particolare, dai nuovi PIC24F “GB4”,
che includono funzionalità come un motore di criptazione
hardware integrato con opzioni sia OTP sia Key RAM per
l’archiviazione sicura delle chiavi, memoria Flash fino a
256 KB e il pilotaggio diretto di display LCD a segmenti, in
package da 64, 100 o 121 pin. La Flash dual-partition con
capacità Live Update permette di gestire due applicazioni
software indipendenti e la simultanea programmazione di
una partizione durante l’esecuzione di codice applicativo
dall’altra. Tali funzionalità avanzate fanno dei PIC24F “GB4”
la soluzione ideale per i progettisti di applicazioni indu-
striali, computer, medicali/fitness e portatili che richiedono
trasferimento e archiviazione dati sicuri, oltre a una lunga
durata delle batterie.
Per proteggere i dati embedded i PIC24F “GB4” integrano
diverse periferiche CIP (Core Independent Peripheral) di
Microchip, che funzionano senza coinvolgere la CPU. Il mo-
tore hardware di criptazione dispone di complete funzio-
nalità, come il supporto per gli standard AES, DES e 3DES,
e riduce il sovraccarico del software, il consumo energeti-
co e consente un più alto livello di throughput. È presente
inoltre un Random Number Generator, che viene utilizzato
per generare chiavi casuali per la criptazione dei dati, la
loro decrittazione e l’autenticazione, permettendo un più
elevato grado di sicurezza. Questa può aumentare ulte-
riormente grazie alla possibilità offerta da questa famiglia
di scegliere fra due opzioni di archiviazione crypto-key:
la OTP (One-Time-Programmable), che previene il rischio
di sovrascrittura delle chiavi, e la Key RAM, che cancella
le chiavi nel caso di mancanza di alimentazione. Per con-
sentire al Real-Time Clock dell’applicazione di continuare
a funzionare quando l’alimentazione principale venisse in-
terrotta, un pin VBAT può essere utilizzato per fornire l’ali-
mentazione di back-up.
La famiglia PIC24F “GB4” è supportata dalla suite stan-
dard di strumenti di sviluppo Microchip, che comprende
il PIC24FJ256GB410 Plug-In Module (MA240038) per la Ex-
plorer 16 Development Board (DM240001). Questi prodotti
sono disponibili nelle versioni conUSB (PIC24FJXXXGB4XX)
e senza USB (PIC24FJXXXGA4XX).
Il contributo della memoria
In un sistema a microcontrollore possono contribuire alla
riduzione dei consumi, oltre all’unità centrale e alle perife-
riche, anche le memorie, grazie ai più recenti sviluppi tec-
nologici che hanno consentito di realizzare le FRAM. Questa
tipologia di memoria è integrata, ad esempio, nel microcon-
trollore MSP430FRxx, che appartiene alla famiglia MSP430
di Texas Instruments. Con una velocità di accesso cento
volte maggiore di quella delle tradizionali memorie Flash e
un consumo 250 volte minore, a parità di data-rate, le FRAM
embedded in combinazione con la tecnologia Ultra-Low-Le-
akage di TI consentono di avere un assorbimento dell’or-
dine di 100 µA/MHz con la MCU operante in piena attività.
Fig. 2 – I nuovi PIC24F “GB4” di Microchip includono funzionalità di sicurezza avanzate