Bassissimo consumo per i Risc general purpose

MPU & MCU –

I microcontrollori di Maxim integrano un core a bassissimo consumo estremamente elastico e capace di eseguire la maggior parte delle istruzioni in un ciclo di clock, garantendo un elevata efficienza ed efficacia operativa.

Nota sul mercato soprattutto quale fornitore di dispositivi analogici e mixed-signal Maxim presenta all’interno della propria offerta di prodotti anche la serie MAXQ di microcontrollori Risc a bassissimo consumo di tipo general purpose a 8, 16 e 32 bit. La caratteristica premiante di tale tecnologia è di integrare un core a bassissimo consumo estremamente elastico, capace di eseguire la maggior parte delle istruzioni in un ciclo di clock ottenendo un elevata efficienza ed efficacia operativa. È anche interessante notare come, sebbene la proliferazione dei dispositivi general purpose non sia stata massiva, il core MAXQ è stato anche integrato in svariate periferiche analogiche prodotte da Maxim, come Touchscreen Controller (sia resistivi che capacitivi), interfacce Ultrasound, SoC per la misura della potenza, ecc. – ottenendo dispositivi analogici intelligenti capaci di rilassare il lavoro del microprocessore di sistema. Pur mantenendo una focalizzazione importante verso il proprio “core-business” Maxim è in grado di soddisfare applicazioni con microcontrollore, in particolare quelle in cui le prestazioni di consumo sono particolarmente stringenti come ad esempio i sistemi portatili alimentati a batteria; dispositivi medicali, data-logger, sistemi di acquisizione e misura e molti altri. Di seguito vengono presentati tre dei dispositivi MAXQ di Maxim “general purpose – low power”.

Un’estrema flessibilità di alimentazione
Il MAXQ622 è un microcontrollore Risc a 16 bit è in grado di operare con alimentazione di soli 1.7 V. Esso integra 128 KB di memoria programma Flash, 6 KB di memoria dati Sram, 6 KB di memoria di utilità Rom e svariate periferiche quali: Usb 2.0, Generatore di portante e modulatore infrarosso, due timer a 16 bit, due porte Spi, 2 porte Usart, una porta I2C, un Timer programmabile per la funzione di watchdog, un oscillatore nanopower a basso consumo e sino a 56 porte Gpio. Questo dispositivo opera da 0 a 12 MHz eseguendo la maggior parte delle istruzioni in un singolo ciclo di clock. Quando non sono richieste operazioni attive, il dispositivo può essere posto in varie modalità di basso consumo tra cui lo “stop mode” dove consumerà meno di 300 nA (tipici). La memoria è caratterizzata dalla funzione di protezione che permette di separare il codice immagazzinato in tre aree distinte: system, loader e application. Il codice residente nell’area di System può essere resa confidenziale, attraverso protezione alla scrittura e alla lettura, così come quello residente nell’area di loader. Il controllore Usb è conforme alle specifiche 2.0 e dialoga con la Cpu tramite un’interfaccia SFR. Il dispositivo MAXQ622 sarà visto, dall’unità host ad esso collegata, come un Peripheral caratterizzato da EP1, EP2 ed EP3 ed “endpoints” di tipo Bulk o Interrupt. Il dispositivo provvede un’estrema flessibilità di alimentazione; essa può essere applicata sia tramite il collegamento Usb che attraverso il canonico terminale di Vcc. Quando il dispositivo viene collegato ad un Usb Host l’alimentazione viene regolata a 3.3V da un Ldo interno. Ciò risulta di particolare beneficio in sistemi alimentati a batteria. Il dispositivo MAXQ622 è disponibile in contenitore Lqfp a 64 pin e opera in gamma di temperatura commerciale.

Trasmissione all’infrarosso
Il microcontrollore Risc a 16 bit MAXQ610 è in grado di operare con alimentazione di soli 1.7 V e integra modalità “low power” che, in “stop mode”, abbattono il consumo a soli 200 nA mentre in regime di massima operatività (12 MHz) il consumo è pari a 3.75 mA. Questo dispositivo opera da 0 a 12 MHz eseguendo la maggior parte delle istruzioni in un singolo ciclo di clock. Esso integra 64 KB di memoria programma Flash, 2 KB di memoria dati Sram, 5,25 KB di memoria di utilità Rom. La memoria è caratterizzata dalla funzione di protezione che permette di separare il codice immagazzinato in tre aree distinte: system, loader e application. Esso provvede anche due timer/counter a 16 bit, 2 porte Usart, una porta Spi Master / Slave e 24 o 32 porte Gpio a seconda dei modelli (MAXQ610A e MAXQ610B). Inoltre è presente un timer/counter dedicato alla funzione di trasmissione all’infrarosso; tramite due pin distinti (IRTX e IRRX) esso permette di gestire facilmente sia la generazione della portante che la funzione di modulazione IR. Infine, un circuito di watchdog interno permette di ottenere un’elevata affidabilità di sistema. Il dispositivo MAXQ610 è disponibile nei contenitori Tqfn a 32 pin, Tqfn a 40 pin e opera in gamma di temperatura commerciale.

Basso consumo e basso rumore
Il dispositivo MAXQ2010, di più recente introduzione, è un microcontrollore Risc a 16 bit caratterizzato da basso consumo e basso rumore. Il MAXQ2010 integra un’architettura Risc a 16bit molto avanzata dove ogni istruzione – contenendo sia il codice operativo che il dato – viene eseguita in un ciclo di clock senza una struttura pipeline. Ciò permette di ottenere l’elevata prestazione di 1 Mips per ogni MHz di frequenza operativa. Esso integra 64 KB di memoria programma Flash, 2 KB di memoria dati Sram e 4 KB di memoria di utilità Rom. Esso provvede svariate periferiche tra cui 2 porte Usart indipendenti, una porta Spi Master / Slave ed una porta I2C Master / Slave. Inoltre, rende disponibili 3 Timers a 16 bit, un controllore Lcd a 160 segmenti ed 8 canali analogici asserviti all’Adc interno dotato di un proprio accurato Voltage Reference. L’Adc, un SAR a 12 bit, è in grado di campionare ad una frequenza di 312KHz e provvede un accuratezza di ±2LSB INL, ±1LSB DNL nonché un rapporto Segnale Rumore di 70dB. Il multiplexer di ingresso – configurabile come single ended o differenziale – è controllato da un’unità di sequenziazione (con capacità di immagazzinare sino a 16 campioni) molto flessibile con le seguenti caratteristiche: acquisizione in modo singolo o in modo continuo, generando un interrupt ad ogni conversione o ad ogni sequenza o ogni 12/16 campioni, etc. L’elevata velocità di campionamento e la presenza di un buffer permettono di aumentare l’accuratezza dell’acquisizione attraverso la tecnica di sovracampionamento e media senza sacrificare la larghezza di banda dell’ingresso. Il dispositivo può generare il clock interno tramite più sorgenti: Esterna, Oscillatore al Quarzo / Risuonatore Ceramico, un FLL che usa una sorgente a 32KHz oppure un FLL senza quarzo esterno. Esso opera con alimentazione compresa tra 2.7V e 3.6V ed integra modalità “low power” che, in “stop mode”, abbattono il consumo a soli 370nA. Il dispositivo MAXQ2010 è disponibile nei contenitori Lqfp a 100 pin e opera in gamma di temperatura estesa.

Sistemi di sviluppo per la famiglia MAXQ
Ogni singolo dispositivo MAXQ è corredato della propria scheda di valutazione (MAXQ622-KIT, MAXQ610-KIT, MAXQ2010EVKIT, ecc.) che permette un rapido test della tecnologia Maxim. Inoltre, Maxim fornisce gratuitamente un ambiente di sviluppo Firmware Assembler (MAXQ- IDE) mentre per progettare usando linguaggi ad alto livello (ad esempio “C language”) bisognerà rivolgersi ad alcuni produttori partner, come IAR System (IAR Embedded Work Bench) e Rowley Associates (CrossWorks for MAXQ) che provvedono svariati ambienti di sviluppo atti a supportare i prodotti Maxim sia per la programmazione che per la verifica attraverso compilatori, emulatori in-circuit, Ide, ecc.

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