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Renesas Eloectronics ha annunciato la disponibilità della nuova serie di microcontrollori RX71M, questa serie si presenta come prodotto di punta della ormai nota famiglia RX di microcontrollori a 32 bit. RX71M è stata sviluppata per le applicazioni industriali e raddoppia la frequenza operativa passando dagli attuali 120 MHz della famiglia RX64M a ben 240 MHz.
Le nuove applicazioni sono più complesse, richiedono più risorse e maggiori prestazioni, di conseguenza i progettisti traggono vantaggio dalla disponibilità di piattaforme di riferimento e di sviluppo per ridurre i tempi ed i costi di sviluppo. I dispositivi con FLASH a bordo sono i più utilizzati nelle applicazioni di fascia media dove è necessario raggiungere il migliore compromesso tra costi di sistema e prestazioni. I protocolli di comunicazione M2M nelle applicazioni industriali hanno posto le basi per lo sviluppo di microcontrollori in grado di soddisfare un’ampia gamma di applicazioni che vanno dai nodi / sensori che utilizzano MCUs con frequenze nell’ordine dei 30 MHz fino ad arrivare ai controllori di sistema che richiedono frequenze operative superiori ai 200 MHz. Allo scopo di ridurre i tempi ed i costi di sviluppo, in questo tipo di sistemi distribuiti, è molto utile utilizzare famiglie di microcontrollori scalabili che condividano le stesse periferiche e gli stessi strumenti di sviluppo.
La maggiore complessità delle applicazioni di comunicazione portano gli sviluppatori ad adottare strumenti e librerie di terze parti allo scopo di ridurre il peso dello sviluppo hardware e, soprattutto, software. Un esempio tipico è rappresentato dalla transizione verso i dispositivi IoT dove la complessità è tale da richiedere spesso l’utilizzo di pacchetti software, sistemi operativi e drivers di fornitori che assicurano l’aggiornamento dei protocolli e la interoperabilità dei sistemi. Se, da un lato i vantaggi di questo tipo di approccio sono evidenti dall’altro questa apertura genera problemi di sicurezza delle informazioni e di protezione del software proprietario che rappresenta il Know How dell’azienda. Di conseguenza diventa sempre più importante adottare processi di sviluppo, strumenti e dispositivi che assicurino la protezione del software proprietario.
Le applicazioni industriali richiedono prestazioni tali da supportare processi in tempo reale in modo che sia il tempo di esecuzione massimo di una data funzione così come il tempo di risposta ad un dato evento siano sempre assicurati. Quando la CPU di un microcontrollore lavora ad una frequenza superiore rispetto a quella a cui lavora la memoria FLASH diventa necessario utilizzare una memoria RAM statica (SRAM) dedicata e ad alte prestazioni in modo da essere certi che i tempo di esecuzione previsti siano rispettati, in questo caso infatti l’utilizzo di architetture basate su memoria CACHE non possono assicurare le prestazioni richieste vista la loro intrinseca aleatorietà nei tempi di risposta.
Per rispondere a queste richieste Renesas ha sviluppato il gruppo di microcontrollori RX71M composto da 112 dispositivi con packages che variano tra i 100 pin fino a 177 pin e con FLASH a bordo che varia tra i 2 MBytes e i 4 MBytes.
Principali caratteristiche della nuova serie RX71M:
1) Aumento della massima frequenza operativa della famiglia RX che viene incrementata fino a 240 MHz per fornire una gamma di prodotti scalabili e compatibili ancora più ampia con l’obiettivo di ridurre i tempi ed i costi di sviluppo:
– Con l’introduzione della Serie RX71M, la Famiglia RX si espande ulteriormente consentendo la possibilità di selezionare il dispositivo più adatto all’interno della più ampia gamma di dispositivi compatibili attualmente disponibile sul mercato: la Serie RX100 lavora a 32 MHz, la Serie RX200 lavora a 50 MHz, la Serie RX600 lavora a 120 MHz ed infine la nuova Serie RX700 che lavora a 240 MHz. Questo si traduce in prestazioni certificate che raggiungono il livello CoreMark/MHz = 4.4 a 240MHz, si tratta di una delle prestazioni più elevate attualmente disponibili per questa fascia di prodotti.
– Per rendere più semplice la transizione tra un prodotto ed un altro all’interno della stessa famiglia la Serie RX71M non solo è compatibile dal punto di vista del codice operativo, dal punto di vista delle periferiche e degli strumenti di sviluppo ma mantiene anche un elevato livello di compatibilità dal punto di vista del pinout.
– A parità di frequenza operativa la nuova CPU RXv2 fornisce prestazioni che sono approssimativamente 1.3 volte superiori rispetto a quelle della precedente CPU RXv1 core, il tutto mantenendo la completa compatibilità a livello di codice oggetto.
– I drivers progettati utilizzando la tecnologia FIT (Firmware Integration Technology) rendono ancora più semplice e veloce la fase di porting del codice tra i vari component della famiglia RX.
2) Nuove e più potenti funzionalità per assicurare la confidenzialità dei dati e per impedire la copia non autorizzata a partire della fase di sviluppo fino a quelle di produzione e di aggiornamento sul campo. Questa caratteristica diventa sempre più importante dato che gli standard di comunicazione industriale e, più ancora, le funzionalità IoT rendono le catene di sviluppo, di collaborazione e di scambio dei dati più globalizzate e quindi più vulnerabili se non vengono adottate, già dall’ inizio dello sviluppo, tecniche di sicurezza adeguate:
– Allo scopo di supportare i nuovi standard che supportano le funzionalità IoT la nuova Serie RX71M espande ulteriormente le interfacce di comunicazione aggiungendo, alle già note interfacce CAN e SPI, nuove e più performanti periferiche quali l’interfaccia SD Host, l’interfaccia USB High Speed che include anche la complessa e costosa interfaccia fisica che, nella maggior parte dei dispositivi tradizionali, normalmente deve essere aggiunta esternamente, un canale Ethernet doppio con il supporto per funzionalità in tempo reale compatibile con lo standard IEEE 1588.
– Per rispondere in modo serio ed affidabile alle richieste di protezione dei dati sono state integrate le funzionalità di sicurezza che supportano gli standard AES, DES e SHA così come un nuovo RNG (Random Number Generator) che risponde alle ultime richieste in termini di standard di sicurezza. L’implementazione via hardware delle precedenti funzioni consente da un lato un livello di prestazioni non raggiungibile con tecniche software e dall’altro un livello di affidabilità decisamente superiore.
– Renesas è famosa per le elevate caratteristiche di sicurezza atte ad impedire la copia non desiderata del software e dei dati contenuti all’interno della FLASH dei microcontrollori. La Serie RX71M espande ulteriormente questo concetto supportando anche la fase di sviluppo condivisa e la distribuzione sicura di IP software (Proprietà Intellettuale) proponendo la funzione Trusted Memory. La Trusted Memory consente la distribuzione di codice protetto da utilizzarsi all’ interno di un progetto più ampio e distribuito impedendone la copia anche da parte di programmi che vengono eseguiti dalla memoria all’interno dello stesso microcontrollore.
3) Fino al 45% di riduzione dei costi della BOM (Bill Of Material) ed il doppio delle prestazioni grazie alle caratteristiche uniche della FLASH a bordo ad alte prestazioni e delle dimensioni massime al di sopra degli standard di mercato:
– La memoria FLASH a bordo implementata nel nuovo processo produttivo a 40 nm lavora fino alla frequenza unica sul mercato di 120 MHz e, utilizzando una innovativa periferica AFU (Advanced Fetch Unit), assicura le prestazioni in tempo reale anche quando la CPU lavora a 240 MHz.
– I microcontrollori della Serie RX71M raggiungono i 4 MBytes di FLASH a bordo, caratteristica unica in questa classe di dispositivi, dispongono 512 KBytes di RAM a bordo con controllo di parità e di 32 KBytes di RAM con controllo ECC (Error Correction Code) per il riconoscimento di errori singoli e multipli. Questo consente di sviluppare sistemi single – chip anche nel caso di programmi di grandi dimensioni e di supportare via hardware le più recenti normative di sicurezza SIL.
Renesas intende continuare lo sviluppo e la promozione di microcontrollori che combinino eccellenti caratteristiche ed elevate prestazioni per rispondere alle crescenti esigenze di sicurezza e di connettività richieste dalla continua espansione della “Smart Society“.
Le principali caratteristiche dei nuovi dispositivi della serie RX71M sono scaricabili alla tabella seguente,
Ecosistema di Sviluppo
Per consentire uno sviluppo rapido, la Serie RX71M è supportato da un vasto ambiente di sviluppo supportato sia da Renesas che da un’ampia offerta di terze parti. Renesas fornisce un ambiente di sviluppo completo che parte dall’ambiente e2studio, un potente ambiente basato su Eclipse, passando per compilatori ad alta efficienza e per generatori di codice fino ad arrivare a programmatori di FLASH. Le terze parti aggiungono importanti funzionalità all’ecosistema RX: IAR fornisce compilatori e ambienti di sviluppo, altre terze parti quali Micrium, Segger, CMX, Express Logic, RoweBots, Port e FreeRTOS forniscono sistemi operativi e ogni genere di librerie che vanno da quelle di comunicazione a quelle per lo sviluppo di interfacce grafiche.
I campioni di RX71M sono già disponibili, la produzione in volume inizierà nel Giugno del 2015.
www.renesas.eu
