I vantaggi del micro con la Fram

MICROCONTROLLORI –

Per le sue prestazioni superiori in termini di consumo energetico, velocità di scrittura, resistenza di scrittura, robustezza e utilizzo, la Fram ha imposto nuovi punti di riferimento nelle batterie alimentate, nella connettività wireless e nelle applicazioni di registrazione dati.

Chi, nel mercato dell'elaborazione integrata, non si pone le domande che sorgono fin dall'inizio di un progetto, quando è necessario selezionare un processore e configurarne la memoria? Quanta memoria non volatile è necessaria per il programma e i dati? Quanto pesa il programma del caricatore d'avvio? Quanta capacità di memoria per le funzionalità aggiuntive è necessaria? È necessario utilizzare le memorie Flash esterna e Sram esclusivamente sul chip? Quanta memoria Sram è necessaria in fase di esecuzione per il programma e per i dati come area di prova? Sono disponibili dati di registro a frequenze elevate da sovrascrivere costantemente? Per tale scopo è necessario assegnare un Eeprom esterno? Con la Fram è disponibile un riproduttore universale, indipendentemente dal precedente utilizzo di una memoria Flash, Sram o Eeprom. La Fram è non volatile quindi mantiene il contenuto anche dopo lo spegnimento. La famiglia MSP430FR57xx di Texas Instruments respinge abbastanza energia sul chip per finalizzare un'operazione di scrittura sulla memoria anche durante la perdita di alimentazione mantenendo così uno stato definito. Oltretutto, i progettisti non devono preoccuparsi delle dimensioni del settore e dei limiti di cancellazione del settore, perché la Fram offre anche la programmazione bit. I progettisti possono ripartire l'intera memoria sul chip in base alle necessità.

Consumo energetico ultraridotto - Per eseguire un esperimento, i dati sono stati scritti a una velocità di 13 kB al secondo sia sulla Fram del MSP430FR5739 sia sulla memoria Flash del MSP430F2274. Il diagramma sottostante mostra l'attuale consumo necessario per entrambi i casi. Come si può notare la Fram consuma 244 volte meno energia della memoria Flash. Grazie alla Fram il risparmio energetico diventa considerevole dato che l'accesso alla memoria è una funzione essenziale nell'applicazione dei microcontrollori. Il motivo principale del consumo ultraridotto dell'operazione di memoria è che la Fram necessita di poca energia e viene programmata a 1,4 V, mentre la Flash richiede una pompa di carica per fornire i voltaggi di programmazione da 12 a 14 V.

Attivazione rapida - Per scrivere 64 byte di dati sulla Fram e sulla memoria Flash sono necessari rispettivamente, 1,6 usec nel caso di MSP430FR5738, mentre il flashing della memoria di MSP430F5438 richiede circa 1,6 millisecondi. Il capovolgimento del dipolo nel cristallo della Fram è più rapido del passaggio della carica di guida attraverso un sottile ossido nel Floating Gate. Poiché i periodi di attivazione del processore possono essere ridotti, le applicazioni a basso consumo usufruiscono di una scrittura più rapida, aumentando così la durata della batteria. Un altro vantaggio è il risparmio economico e di tempo durante la programmazione in linea, dove il tempo per scaricare il codice nel dispositivo può essere notevolmente ridotto.
Stabilità - Mentre i cicli di scrittura o cancellazione Flash per la memoria integrata sono limitati a 10.000 o, in alcuni casi eccezionali, fino a 100.000, la Fram ha una durata di scrittura pari ad almeno 1014 cicli e il suo meccanismo di dipolo è molto robusto, infatti non si usura prima di 1014 cicli. Alcuni studi dimostrano che può durare fino a oltre 1016 cicli. La durata di scrittura è uno degli aspetti fondamentali per un'applicazione di una memoria non volatile. Ad ogni modo, la Flash non è l'unico tipo di memoria con cui la Fram deve competere. Se si desidera utilizzare la Fram, poiché la Sram fa parte di una memoria universale, è necessario fare riferimento ai cicli Sram richiesti. Nelle attrezzature utilizzate in batteria, per esempio, un ciclo attivo al 10% accede alla stessa posizione di memoria a 8 Mhz permettendo una durata di 8 anni con 1014 cicli e circa 80 anni a 1016 cicli.

Resistenza - Come descritto in precedenza, la Fram non contiene ferro, quindi non è ferromagnetica. Pertanto non è sensibile ai campi magnetici. L'influenza da campi elettrici è comunque molto bassa. Anche un campo di 50 kV nelle immediate vicinanze non riesce a introdurre sufficiente tensione per interferire con la cella di memoria. Il fenomeno dovuto a particelle alfa, ioniche, cosmiche, gamma o raggi x che causa la fluttuazione di un bit di una cella allo stato opposto è chiamato ‘soft error e la sua velocità ‘Velocità soft error (SER). Tutte le tecnologie di memoria che usano la carica su un condensatore possono esserne influenzate. La Fram riesce ad ovviare a questo problema, infatti è poco probabile che una particella si scontri con il dipolo della Fram cambiando polarizzazione. Risulta impossibile misurare la SER terrestre per la Fram.

Mcu a consumo ultraridotto con Fram
Inserendo la Fram nel microcontrollore MSP430 viene aumentata la capacità di risparmio energetico di questa famiglia di prodotti con DNA ad altre prestazioni. È ora disponibile la prima linea di prodotti MSP430FR57xx Fram con caratteristiche simili a MSP430 a 16 bit e 24 MHz, con un consumo di soli 100 uA/MHz. L'elevata velocità di scrittura a basso consumo della Fram riduce ulteriormente i periodi di tempo necessari al processore per rimanere attivo, aumentando così la durata della batteria e abilitando nuove applicazioni come il risparmio energetico. Le periferiche analogiche ad elevata precisione integrate con MSP430 forniscono un'elevata flessibilità per accedere e trattare i dati che possono essere memorizzati e continuamente sovrascritti nella Fram.

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