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A fronte dell’espansione della “Internet of Things” (IoT – Internet degli oggetti) che comprende un numero crescente di dispositivi a batteria, piccoli e intelligenti, gli MCU che abilitano i suddetti dispositivi devono garantire prestazioni, efficienza energetica e connettività pur presentando dimensioni sempre più ridotte. Freescale Semiconductor si è inserita in questa tendenza alla miniaturizzazione con il nuovo MCU Kinetis KL02 – il microcontrollore ARM Powered® più piccolo del mondo.
Il prodotto KL02 offre grandi potenzialità per prodotti di piccolissime dimensioni in applicazioni quali dispositivi consumer portatili, nodi di rilevamento remoto, dispositivi indossabili e sensori medicali ingeribili. Il microcontrollore Kinetis KL02, che misura solo 1,9 x 2 mm, è più piccolo del 25% rispetto al secondo MCU ARM® per mini dimensioni.
All’interno di questo minuscolo dispositivo, Freescale ha inserito il più recente processore ARM Cortex™ M0+ 32 bit, un’avanzatissima funzionalità di riduzione dei consumi energetici e tutta una serie di periferiche analogiche e di comunicazione, per cui i progettisti di sistemi riescono a ridurre drasticamente le dimensioni di schede e prodotti pur mantenendo le caratteristiche fondamentali in termini di prestazioni, integrazione di funzioni e consumo energetico dei dispositivi finali. Inoltre, applicazioni con vincoli di spazio che in passato non potevano incorporare un MCU possono adesso passare alla categoria delle applicazioni intelligenti, andando quindi ad aggiungere un nuovo livello di dispositivi all’ecosistema IoT.
“Sotto molti aspetti Freescale ha svolto un ruolo pionieristico nel mercato degli MCU ARM Powered con il proprio portafoglio Kinetis”, ha dichiarato Geoff Lees, senior vice president e general manager dell’unità Microcontroller di Freescale, aggiungendo: “Siamo stati i primi a commercializzare microcontrollori basati sui processori ARM Cortex M4 e Cortex M0+, abbiamo fissato nuovi standard di efficienza energetica per gli MCU entry level e adesso abbiamo creato il più piccolo microcontrollore ARM Powered del mondo, contribuendo quindi all’affermazione dell’era di “Internet of Things”.
“La “Internet of Things” diventerà entro breve un ecosistema ampio e diversificato di dispositivi e video di piccole dimensioni connessi tra loro che apporteranno informazioni in molti nuovi aspetti della nostra vita. Questi prodotti possono spaziare da piccoli sensori che effettuano il monitoraggio dei raccolti per mettere in funzione gli impianti di irrigazione a microcontrollori che incrementano l’efficienza energetica di interi edifici. Tra poco i nostri dispositivi mobili saranno in grado di controllare e gestire questi dati, semplificandoci notevolmente la vita“, ha dichiarato Richard York, responsabile di Embedded Processor Products, ARM, aggiungendo: “Il microcontrollore CSP Kinetis KL02 offre il meglio delle tecnologie ARM e Freescale ad uso di applicazioni che si trovano all’estremo limite della IoT e apre una serie di possibilità estremamente interessanti per la realizzazione di un nuovo livello di dispositivi di dimensioni ridottissime, intelligenti ed efficienti sul piano energetico”.
Chip scale packaging avanzato
Kinetis KL02 è un MCU CSP (chip scale package) a livello di wafer. I microcontrollori CSP di Freescale utilizzano la tecnologia più avanzata in fatto di produzione di package per collegare il die direttamente alle interconnessioni delle solder ball e, di conseguenza, alla scheda circuiti stampati (PCB). Viene quindi meno la necessità di disporre di fili di collegamento (bond wire) o di collegamenti di interposer, con conseguente riduzione al minimo dell’induttanza die-PCB e incremento della conduzione termica e della durata del package in ambienti caratterizzati da condizioni fisiche difficili. Il dispositivo KL02 è il terzo MCU CSP del portafoglio Kinetis e va ad aggiungersi alle varianti di maggiori dimensioni Kinetis K series K60/K61 120-143 pin. Nel corso del 2013 sono previsti ulteriori MCU CSP Kinetis con opzioni di incremento di prestazioni, memoria e funzionalità.
Efficienza energetica e integrazione di funzionalità
Avvalendosi dell’efficienza energetica del core Cortex M0+, il microcontrollore Kinetis KL02 abbassa la soglia di consumo energetico della Kinetis L series a un entry point ancora più ridotto ed è il prodotto ideale per soddisfare l’esigenza di un consumo energetico minimo di sistemi miniaturizzati collegati a IoT. Il superefficiente KL02 eroga 15,9 CM/mA* e, al pari degli altri microcontrollori Kinetis, comprende periferiche autonome che fanno un uso intelligente dell’energia (in questo caso, un convertitore analogico-digitale (ADC), un UART e un timer), 10 modi di alimentazione flessibili e un ampio clock gating e power gating per ridurre al minimo la dispersione di corrente. Un boot mode a basso consumo riduce le punte di corrente durante la sequenza di boot o il riavvio da uno stato “deep sleep”, una funzione utile per i sistemi in cui la struttura chimica della batteria limita la corrente di picco consentita, come quelli che impiegano batterie agli ioni di litio, spesso utilizzate in dispositivi portatili.
Il microcontrollore Kinetis KL02 comprende, tra l’altro:
• Core ARM Cortex M0+ 48 MHz, funzionamento 1,71-3,6V
• BME (Bit manipulation engine) per una gestione più rapida e più efficiente in termini di codice
• dei registri delle periferiche
• 32 KB di memoria flash, 4 KB di RAM
• Convertitore analogico-digitale 12 bit ad alta velocità
• Comparatore analogico ad alta velocità
• UART, SPI, 2x IICI2C a basso consumo
• Timer potenti per un’ampia gamma di applicazioni, compreso il controllo motore
• Funzionamento a temperature comprese tra -40 °C e +85 °C
Disponibilità e abilitazione
L’inizio della distribuzione di campioni del microcontrollore CSP Kinetis KL02 a clienti selezionati è previsto per il mese di marzo 2013. Nel mese di luglio 2013 verranno messi a disposizione del mercato campioni pronti per la produzione da parte di Freescale e dei suoi distributori. Il prezzo di vendita consigliato è di 75 centesimi di dollaro per quantitativi di 100.000 unità.
