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Renesas Electronics ha annunciato la disponibilità della nuova serie di microcontrollori a 32 bit denominata RX231 che offre ai progettisti di applicazioni industriali e medicali una combinazione ottimale tra le prestazioni di gestione digitale del segnale (DSP), quelle di gestione dei valori in virgola mobile (FPU) e, non meno importante, un eccezionale livello di efficienza energetica che consente di raggiungere livelli di consumo estremamente ridotti. Il gruppo RX231 è la scelta ideale per applicazioni che richiedono sia elevate capacità di calcolo sia livelli di consumo estremamente ridotti come ad esempio i sensori industriali, i dispositivi medicali, i dispositivi “indossabili” (wearable devices) ed i dispositivi nel campo dell’automazione degli edifici quali i termostati ed i sensori di sicurezza.
Nel caso dei sensori industriali e in quello dei dispositivi medicali l’elaborazione del segnale può impiegare molto tempo e, di conseguenza, essere estremamente inefficiente. Le batterie utilizzate in questo tipo di dispositivi sono progettate per fornire una capacità di corrente normalmente molto bassa mentre, durante l’elaborazione del segnale analogico e digitale, come ad esempio durante l’esecuzione degli algoritmi per l’eliminazione del rumore dei segnali digitali e durante l’esecuzione degli algoritmi di eliminazione del rumore per i segnali analogici che eseguono calcoli in virgola mobile (FPU/DSP), il consumo cambia notevolmente. In questi casi, dato che il consumo non può essere incrementato, i progettisti non possono aumentare la frequenza operativa di conseguenza l’unica soluzione è quella di prolungare il tempo di esecuzione delle funzioni complesse. Più questo processo è lungo, maggiore è il consumo totale dell’ intero sistema.
Il nuovo gruppo di dispositivi RX231 fornisce una combinazione ottimale tra l’alta efficienza energetica della tecnologia utilizzata nella CPU RXv2 del microcontrollore (MCU) e le alte prestazioni dell’unità di calcolo in virgola mobile (FPU) e dell’unità di elaborazione digitale del segnale (DSP). Questo consente di ridurre il consumo totale del sistema e consente l’esecuzione molto rapida di operazioni complesse quali i filtri così come i calcoli in virgola mobile. Tutto questo consente di ridurre in modo significativo il consumo totale del sistema. Per fare un esempio pratico: l’esecuzione di un filtro digitale di risposta all’impulso infinita in un sistema dinamico (Infinite Impulse Response o IIR) utilizza il 10% in meno di potenza ed impiega circa la metà del tempo rispetto ai dispositivi Renesas di precedente generazione. Inoltre il consumo nella modalità operativa denominata Standby richiede solamente 800 nA, pari a circa la metà di quanto richiesto dalle serie precedenti dei dispositivi forniti da Renesas. Grazie a queste eccellenti prestazioni, che si posizionano ai vertici della attuale produzione di microcontrollori, l’efficienza energetica risulta raddoppiata nei sistemi che alternano lo stato di Standby con quello Active per tutta la vita del dispositivo. Questo consente un significativo aumento della vita operativa della batteria utilizzata in questo tipo di sistemi.
Principali caratteristiche della serie RX231:
1 – Eccellente livello di efficienza energetica ottenuta attraverso le eccezionali caratteristiche di basso consumo e le alte prestazioni.
La CPU RXv2 fornisce un livello di prestazioni di 4.16 Coremark/MHz, il che equivale ad un valore superiore del 35 % rispetto alla precedente famiglia di dispositivi RX200 che utilizzava la CPU RXv1. Grazie ad una frequenza operativa di 54 MHz, ad un incremento delle prestazioni di elaborazione digitale dei segnali (DSP) che va da 2 a 4 volte e ad un incremento delle prestazioni in virgola mobile (FPU) di 6 volte, i nuovi microcontrollori (MCUs) consentono una significativa riduzione del tempo richiesto per l’esecuzione di processi complessi quali i filtri digitali.
Il consumo della famiglia RX231 in modalità “Standby” quando sia il contenuto della RAM sia il contenuto dei registri delle periferiche è uno dei migliori nell’attuale produzione dei microcontrollori con soli 800 nA, così come è decisamente interessante il consumo operativo della sola CPU che è di soli 120 µA per MHz.
Il minimo tempo di risveglio dalla condizione di “Standby”, in cui il contenuto dei registri delle periferiche così come quello della RAM, è di soli 5 µs, questo consente di ridurre ulteriormente il tempo di “risveglio” dalla condizione di minimo consumo e, di conseguenza, di ridurre il consumo del sistema durante il passaggio da condizione di “Standby” alla condizione “Operativa”.
A differenza di ciò che avviene nella maggior parte dei dispositivi concorrenti, in caso di passaggio dalla funzionalità di minimo consumo alla funzionalità di completa operatività, il programma non deve essere necessariamente eseguito in RAM ma può essere eseguito, seguendo le stesse temporizzazioni, anche in FLASH, così come tutte le funzioni analogiche e tutte le periferiche, quali le linee seriali, sono immediatamente operative. Allo scopo di ridurre ulteriormente il consumo del sistema in caso di risveglio temporizzato, è possibile utilizzare un timer a basso consumo denominato LPT (Low Power Timer) che consente di ridurre i consumi non solo in caso di eventi provenienti dall’esterno, ma anche nel caso in cui sia il sistema stesso ad avere la necessità di monitorare lo stato del “mondo esterno”. Casi tipici sono le reti di dispositivi collegati in radio frequenza (RF) che, per ridurre i consumi, utilizzano protocolli sincronizzati (TTP, Time Triggered Protocols) quali: Sensori di fumo, Contatori di Gas, Contatori di Acqua, eccetera.
2 – Funzione di Touch Capacitivo ad alta sensibilità, la più recente ed innovativa:
Il gruppo di microcontrollori RX231 include la tecnologia Renesas ad alta affidabilità Cap Touch di seconda generazione. Si tratta della tecnologia di Touch Capacitivo più recente sul mercato e combina un’altissima sensibilità con una elevata immunità ai disturbi. Questa tecnologia consente ai progettisti di affrontare in modo adeguato le problematiche più impegnative nel campo della gestione delle tastiere capacitive quali: tastiera bagnata, utilizzo di guanti, spessore del pannello superiore alla media, dimensione delle tastiere notevole e con distanza tra il dispositivo ed i vari tasti molto differente (asimmetria) così come una incredibile immunità ai disturbi RF quali quelli derivanti dai telefoni cellulari in chiamata ed in ricezione. La disponibilità delle funzioni di auto identificazione (auto tuning) e quelle di compensazione nel tempo (drift compensation) semplificano notevolmente lo sviluppo di sistemi di touch capacitivi incrementando nel contempo l’ affidabilità del sistema stesso.
3 – Funzioni di comunicazione estese:
Nei campi emergenti quali Smart Home, Building Automation, Industrial Networking e nel campo delle reti di sensori remoti, diventa sempre più importante utilizzare dispositivi che abbiamo la capacità di supportare la più ampia gamma di interfacce che aderiscano ai più recenti standard di comunicazione. Il gruppo di microcontrollori RX231 supporta completamente gli standard emergenti quali quelli richiesti dalle piattaforme IoT grazie alla comunicazione evoluta e completa USB 2.0 che include sia le funzioni Device 7 Host / OTG, così come la completa compatibilità con la funzione di Carica Batteria via USB standard 2.0. RX231 supporta inoltre molte altre interfacce di comunicazione tra cui fino a 7 canali seriali sincroni ed asincroni (SCI), il supporto per SDHI, l’ interfaccia CAN compatibile con lo standard ISO 11898-1, una interfaccia a raggi infrarossi IrDA per la connessione remota così come l’ interfaccia verso dispositivi audio esterni.
4 – RX231 è progettato per la sicurezza IoT e per l’ affidabilità:
Nel campo dell’automazione industriale, nel campo degli elettrodomestici così come nel campo di ogni altro sistema elettrico ed elettronico la compatibilità con gli standard di affidabilità è molto importante. I Microcontrollori RX231 forniscono un notevole livello di supporto hardware per le funzioni di affidabilità richieste sia dagli standard UL che da quelli IEC60730 (tipicamente denominati come “sicurezza in calsse B“). L’ hardware integrato in questi dispositivi consente di semplificare funzioni indispensabili quali: auto diagnosi delle connessioni Analogico Digitali per rilevare sia la disconnessione del carico sia il corretto funzionamento del convertitore, la rilevazione automatica di una eventuale anomalia di uno degli oscillatori del sistema, un oscillatore indipendente per il circuito di Watch Dog ed un sistema per rilevare eventuali anomalie di funzionamento della RAM a bordo del dispositivo. Per incrementare ulteriormente il livello di sicurezza sia nel caso delle comunicazioni verso il mondo esterno sia nel caso di aggiornamento remoto del sistema in modo estremamente protetto il gruppo RX231 offre caratteristiche uniche in questa fascia di prodotti quali: Generatore Hardware di numeri casuali (RNG), Sistema Hardware di codifica AES e codice univoco di identificazione di ogni singolo dispositivo (Unique Device ID).
Disponibilità:
I campioni dei dispositive del gruppo di microcontrollori RX231 sono già disponibili. La produzione di massa dei dispositivi del gruppo RX231 è prevista per Settembre del 2015.
www.renesas.eu
