Microcontroller: un ruolo da protagonistiERT

Microcontroller, processori e SoC sono il cuore della maggior parte dei moderni sistemi embedded, compresi i nodi di sensori connessi ai margini dell’Internet delle cose (IoT). All’edizione di Embedded World di quest’anno a Norimberga, in Germania, alcuni dei più importanti lanci di prodotti hanno riguardato microcontroller. Con più di 30.000 visitatori (il 17% in più rispetto alla passata edizione) provenienti da 38 Paesi, l’evento è senz’altro la scena ideale sulla quale presentare i nuovi prodotti al mercato europeo. Di seguito è riportato un riepilogo delle dimostrazioni e delle presentazioni di prodotti più interessanti cui si è assistito nel corso di questa edizione della fiera.
Sviluppo IoT
Presso il suo stand, STMicroelectronics ha effettuato una dimostrazione dell’ambiente di sviluppo aperto STM32. Lanciata un anno fa, questa piattaforma di sviluppo per dispositivi IoT si basa sui microcontroller a 32 bit ARM-Cortex STM32 dell’azienda su schede di sviluppo Nucleo collegabili, cui va ad aggiungersi una ventina di schede di espansione Nucleo ora disponibili.
Le schede di sviluppo Nucleo coprono una serie di opzioni in termini di potenza di calcolo, memoria e periferiche MCU, mentre le schede di espansione Nucleo coprono tutti gli altri componenti necessari del sistema. Sono disponibili schede per sensori, compresi sensori di movimento MEMS, sensori di prossimità, microfoni MEMS e altri sensori ambientali. Le schede di connettività includono Bluetooth Low Energy, Wi-Fi, NFC e radio Sub-GHz. Sono disponibili anche schede per attuatori, per il pilotaggio di motori, e schede per traslatori, per il condizionamento del segnale tramite amplificatori operazionali.
La piattaforma di sviluppo include anche il software preintegrato, semplificando e accelerando la realizzazione di prototipi dei dispositivi; la libreria software offre opzioni per il controllo motori, la comunicazione wireless a bassa potenza e il rilevamento.

Bassissimo consumo
Sempre a supporto delle applicazioni di connettività, controllo ed elaborazione IoT, presso lo stand di Analog Devices ha fatto il suo debutto la nuova serie ADuCM302x di microcontroller a segnale misto a basso consumo dell’azienda. La famiglia è caratterizzata da consumi estremamente ridotti: meno di 38 µA/MHz di corrente in modalità attiva e meno di 750 nA in modalità standby, consentendo di realizzare dispositivi IoT che necessitano di batterie in numero o dimensioni inferiori. I primi componenti a essere rilasciati sono i modelli ADuCM3027 e ADuCM3029, che offrono rispettivamente 128 e 256 k di memoria flash (con una cache opzionale di 4 k per una potenza attiva ancora più bassa). Entrambi presentano un core ARM Cortex-M3 a 32 bit operante fino a 26 MHz.

Uno degli aspetti più interessanti della serie ADuCM302x è che, nonostante il bassissimo consumo, sia in grado di offrire funzioni di affidabilità e sicurezza che possono risultare molto utili agli sviluppatori IoT. Gli utenti non autorizzati si scontrano con meccanismi di crittografia hardware e software che proteggono i dati del dispositivo impedendone la lettura, mentre la protezione da scrittura in-circuit impedisce che il dispositivo possa essere riprogrammato. L’affidabilità è migliorata grazie a tecniche di correzione degli errori nella memoria flash e al monitoraggio della tensione durante la modalità standby, garantendo l’integrità dei dati.
Anche NXP ha scelto la vetrina di Embedded World per annunciare l’espansione della sua famiglia di microcontroller LPC, presentando una nuova serie di dispositivi per l’elaborazione sempre attiva a bassa potenza. La serie LPC5411x è pensata per applicazioni in console di gioco, dispositivi medicali, automazione degli edifici e dispositivi IoT e offre una migliore efficienza energetica rispetto alle generazioni precedenti di microcontroller della stessa famiglia. Questa nuova serie si basa sul core ARM Cortex-M4, con una corrente in modalità attiva di 80 µA/MHz. È disponibile un’opzione dual core che utilizza anche un core M0; per le attività che non richiedono la piena potenza di calcolo offerta dall’M4, questo core può essere spento e viene utilizzato solo l’M0 a potenza inferiore, riducendo il consumo di corrente attivo a 60 µA/MHz. Il modello LPC5411x include anche un DSP integrato per il rilevamento vocale, del quale NXP ha effettuato una dimostrazione nell’ambito della presentazione di un kit di riconoscimento vocale e audio.

Strumenti Synergy
Tra i più importanti annunci fatti alla fiera di quest’anno, la rivelazione della collaborazione tra Renesas e IAR Systems per l’integrazione di IAR Embedded Workbench in Synergy Platform di Renesas. Synergy Platform comprende software embedded e sistemi operativi in tempo reale, oltre al portafoglio di microcontroller ARM Cortex-M di Renesas. Tutte le combinazioni di software e hardware sono state sottoposte a test completi e ritenute da Renesas idonee a contribuire ad accelerare lo sviluppo; l’aggiunta di IAR Embedded Workbench a questa piattaforma rappresenta un ulteriore passo avanti, offrendo grandi risparmi in termini di lavoro e tempo di sviluppo. L’azienda ha inoltre annunciato un programma Beta per la soluzione di gestione del ciclo di vita dei dispositivi di Synergy, che ha l’obiettivo di proteggere l’IP del software dal furto, ostacolare la contraffazione dei prodotti e garantire l’autenticità durante gli aggiornamenti sul campo del firmware.

Piattaforma di infotainment
Durante Embedded World di quest’anno, Texas Instruments ha eseguito dimostrazioni di molti dei suoi microcontroller, processori e prodotti di rilevamento wireless, compresi gli ultimi arrivati della gamma Jacinto di processori per infotainment. La famiglia di SoC Jacinto 6, già impiegata nel sistema di infotainment MIB II di Volkswagen, è stata estesa con l’aggiunta di nuovi modelli entry-level. I nuovi processori Jacinto 6 Entry (DRA71x) dispongono di un set di funzioni ottimizzato, ma incorporano ancora un DSP TMS320C66x per l’integrazione radio definita dal software, l’elaborazione audio e vocale, la soppressione del rumore e l’elaborazione delle immagini. Tutto ciò accanto a core ARM Cortex-A15 con Linux, QNX o Android, e processori ausiliari ARM Cortex-M4 per alleggerire i core principali delle attività ad alti livelli di interrupt e per fornire separazione tra sistema operativo di alto livello e sistema operativo in tempo reale. Il dispositivo è in grado di supportare la replica dello schermo di uno smartphone di alta qualità e l’accelerazione video su scheda per la riproduzione multimediale simultanea, poiché supporta la decodifica 1080p60 ad oltre 30 Mbps.
Al di fuori del settore dei microcontroller, durante questa edizione di Embedded World Cypress ha presentato la serie di PSoC 4S, progettata per la migrazione dei sistemi a 8 e 16 bit alla tecnologia a 32 bit. Il concetto dello PSoC è di fatto un’alternativa basata su flash all’uso di un circuito ASIC, in quanto include circuiti digitali e analogici configurabili e un microcontroller su scheda. L’idea è quella di poter apportare eventuali modifiche dell’ultimo minuto alla specifica nella parte programmabile del chip; il firmware infatti può essere aggiornato per aggiungere o modificare la funzionalità in qualsiasi punto del ciclo di progettazione. L’effetto complessivo è un progetto quanto più possibile “a prova di futuro”.

La nuova serie 4S di dispositivi PSoC è dotata di core ARM Cortex-M0+ a 32 bit con memoria flash da 16 a 64 kB, fino a 36 GPIO e tecnologia CapSense di Cypress per le interfacce tattili capacitive a basso consumo (3 μA di corrente in media per ciascun sensore). Sono disponibili 9 blocchi analogici programmabili più 7 blocchi digitali programmabili; sono progettati per offrire competitività a livello di costi rispetto ai componenti a 8 e 16 bit.
Dal momento che l’Internet delle cose continua a dominare le aree di applicazione nel campo dell’elettronica consumer, industriale e automotive, si registra una continua crescita nella domanda di microcontroller dal basso consumo energetico. I grandi fornitori di componenti elettronici devono pertanto impegnarsi in una battaglia costante per portare sul mercato prodotti più veloci, più compatti e più efficienti. L’ampia gamma di innovazioni presentate quest’anno alla fiera Embedded World ha inequivocabilmente dimostrato che questa battaglia è ben lontana dalla conclusione.