Un nou tip de dispozitive pe 32 de biţi se adresează segmentului de piaţă în care se utilizau în mod tradiţional dispozitivele pe 16 biţi. Acestea vor aduce noi posibilităţi pentru “Internetul obiectelor” şi vor face posibilă existenţa unor sisteme mai inteligente, cu un consum energetic mai redus.
Bee Thakore, manager-ul de marketing tehnic la Farnell element 14, examinează cele mai noi tendinţe din industrie.
Pentru a vedea ce factori îi influenţează pe producătorii de microcontrolere, ar trebui să analizăm elementele declanşatoare specifice anumitor regiuni şi aplicaţii.
Conform celui mai recent studiu al iSuppli IHS efectuat asupra pieţei chineze a microcontrolerelor, segmentele care înregistrează cea mai mare creştere sunt: Prelucrarea Datelor (cu o creştere anuală cumulată de 12%) şi Aplicaţiile pe bază de Microcontrolere (creştere anuală cumulată de 7%). Această creştere este generată de pieţele electronicelor industriale şi auto, prin faptul că producătorii interni şi internaţionali din domeniul auto îşi extind capacităţile de producţie în China.
Dezvoltatorii au putut observa diversificarea ofertei de nuclee pe 32 de biţi, cu microcontrolere având la bază procesoare Cortex ARM, fapt care va face ca aceştia să nu mai fie nevoiţi să se limiteze doar la câţiva furnizori de arhitecturi proprii, consacraţi.
Un ecosistem mare, în creştere, se dezvoltă în jurul microcontrolerelor care au la bază procesoare cu arhitectură ARM, acesta incluzând instrumente externe pentru compilatoare, sisteme de operare în timp real, stive software, grafică LCD şi multe altele. În condiţiile factorilor sus-menţionaţi, care impulsionează creşterea, şi dat fiind succesul nucleului Cortex ARM disponibil sub licenţă, segmentul pe 32 de biţi reprezintă zona cu cea mai mare rată de creştere de pe piaţa microcontrolerelor.
Noile familii de microcontrolere care au la bază nucleele Cortex M3 şi M0 încearcă să îi convingă pe ingineri să-şi migreze proiectele pe 8 şi 16 biţi.
Stimularea “Internetului obiectelor”
ARM şi-a anunţat arhitectura “Flycatcher” în martie 2012, sugerând faptul că frigiderele şi alte bunuri de larg consum, echipamentele medicale, contoarele de energie şi dispozitivele de iluminat pentru domiciliu şi birou se vor putea interconecta pentru a forma sisteme inteligente distribuite. Flycatcher, al cărui nume oficial este Cortex-M0+, este creat în mod specific pentru dispozitivele care nu se pot ataşa la o sursă de alimentare cu electricitate şi care trebuie să funcţioneze pe baterii. Arhitectura Cortex–M0+ este creată pentru a le oferi fabricanţilor de cipuri modalitatea de a construi microcontrolere care să consume extrem de puţin curent, fiind însă capabile de o procesare la 32 de biţi.
Procesoarele cu nucleu Cortex-M0+ au o dimensiune de doar 1×1 mmp şi microcontrolerele ar trebui să absoarbă cu o treime mai puţină energie decât predecesoarele lor, care ofereau doar capacităţi de 8 şi 16 biţi. Designul a fost gândit pentru a oferi o piesă cu curent de fugă redus, care să asigure o durată de utilizare a bateriei cu mult mai mare, în modul standby sau de aşteptare, această durată de utilizare fiind acum mai degrabă de durata anilor, decât a lunilor. Dispozitivele care oferă această conectivitate şi performanţă de durată pot fi parte integrantă a sistemelor energetice mai inteligente, formând un “răspuns de proiectare” în care pot intra sau ieşi din standby, fapt ce va nivela valorile maxime şi minime ale necesarului de energie.
În zilele noastre, se estimează că există circa 12,5 miliarde de dispozitive conectate la Internet, în medie câte două de persoană, multe dintre acestea fiind telefoane sau calculatoare. În opinia firmei Cisco, furnizoare de servicii IT, în 2025 vor exista circa un triliard de astfel de dispozitive. Microcontrolerele aşteptate de la ARM se vor vinde cu circa 13-20 penny dispozitivul – iar clienţii vor plăti pe lângă aceasta 1-2% din preţ, ca redevenţă pentru drepturile de autor, precum şi o taxă de licenţă.
Gama Kinetis-L nu ratează ocazia
NXP Semiconductors şi Freescale au furnizat deja sub licenţă arhitectura Cortex-M0+. Freescale era clientul principal pentru M0+, lansând gama Kinetis-L. Geoff Lees, vicepreşedintele departamentului de microcontrolere industriale şi pieţe multiple de la Freescale, a afirmat că nucleul M0+ este “de o importanţă strategică”.
“Analizăm posibilitatea de a le oferi clienţilor noştri care lucrează pe 8 şi 16 biţi un pas înainte, pe piaţa de 32 de biţi. Iar costul este de o importanţă majoră pentru a-i convinge să înceapă evaluarea.”
Nucleul M0+ operează la 1,77 CoreMark/MHz, cu o eficienţă energetică de 42,14 CoreMark/nA – ambele valori fiind semnificativ mai bune decât cele ale concurenţilor pe 8 şi 16 biţi. În sistemele inteligente distribuite, dat fiind că există atât de multe interconexiuni, eficienţa energetică a unui dispozitiv, repetată în alte dispozitive, poate asigura economii importante.
Îmbunătăţirile aduse procesoarelor Cortex-M0+
Produsele din familia Kinetis-L sunt fabricate folosind tehnologia Freescale cu curent de fugă redus, cu stocare pe peliculă subţire (TFS) de 90nm, şi sunt oferite într-o gamă largă de densităţi ale memoriei flash de pe cip şi cu opţiuni analoage, de conectivitate şi de periferice HMI extinse, printre care:
• Canale în 2 etape, care permit executarea mai rapidă a instrucţiunilor de transfer, cu mai puţine cicluri de ceas şi cu un consum de energie minim;
• O performanţă de 2 până la 10 ori mai mare decât arhitecturile moştenite, pe 8 şi 16 biţi;
• Eficienţă energetică de top, la nivel mondial, care maximizează durata de viaţă a bateriei şi care permite utilizarea de aplicaţii mai mici şi mai uşoare;
• Intrare/ieşire monociclu şi acces periferic, care îmbunătăţesc timpul de reacţie la evenimentele externe;
• Spaţiu de adrese liniar, de 4GB, care elimină schemele complexe de paginare şi simplifică arhitectura software;
• Tamponul MTB (micro trace buffer) oferă o soluţie de depanare cu cost redus, care permite identificarea şi corectarea mai rapidă a erorilor, fără a fi nevoie de resurse de intrare / ieşire suplimentare.
De asemenea, seria Kinetis-L beneficiază de un pachet extins de resurse, care însoţeşte toate dispozitivele Kinetis şi care constă din mediul de dezvoltare integrat (IDE) CodeWarrior de la Freescale, MQX RTOS şi programe middleware asociate, precum şi asistenţă din partea ecosistemului extins ARM.
Platforma de dezvoltare Freedom de la Freescale
Primul sistem de evaluare, cu consum ultra-redus, de la Freescale, pentru prototipizare rapidă, care a demonstrat capacitatea Cortex-M0+, a fost Freedom KL25Z, lansat în iulie 2012, acesta demonstrând standardul înalt al Cortex-M0+. Combină un factor de formă la standardele din industrie cu un set exhaustiv de opţiuni de plăci de extensie externe.
O interfaţă USB integrată, pentru depanare, oferă un programator tip flash, sub formă de dispozitiv de stocare masivă, care este uşor de utilizat, precum şi un port serial virtual, programare clasică şi aplicaţii de control al activităţii. Spre finalul anului 2012, Freescale a continuat pe linia Freedom KL25Z, introducând o platformă Freedom KL05Z nouă, mai ieftină, având la bază microcontrolerele Kinetis-KL0.
Familia de produse Kinetis KL0 reprezintă punctul de intrare în microcontrolerele Kinetis seria L, care au la bază procesorul Cortex™-M0+ cu tehnologie ARM®. Cu pinii compatibili cu familia S08P pe 8 biţi, familia de produse Kinetis KL0 oferă o punte pentru clienţii care lucrează pe 8 biţi şi care migrează către portofoliul Kinetis şi, de asemenea, este compatibilă din punct de vedere software şi al instrumentelor cu toate celelalte familii de produse Kinetis L. FRDM-KL05Z este o alternativă utilă datorită configuraţiilor diferite ale ceasului, pentru aplicaţiile cu consum ultra-redus de energie, dedicate inginerilor care doresc să-şi accelereze procesul de dezvoltare sau care doresc să construiască aplicaţii precum dispozitive electrice mici, accesorii pentru jocuri, sisteme medicale portabile, sisteme audio, contoare inteligente sau dispozitive de iluminat şi control al alimentării.
Lumea pe 32 de biţi este deschisă tuturor. Dezvoltatorii pot comanda ambele dispozitive de la Farnell element14 şi pot găsi îndrumare şi resurse tehnice detaliate pe element14, precum şi software de funcţionare instantaneu.
Resurse
Specificaţiile complete ale produselor sunt disponibile la adresa: http://bit.ly/FRDM-KL05Z