Mcu scalabili, compatibili ed efficienti

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La chiave per stabilire una solida presenza in un nuovo mercato con una nuova tecnologia è di basare quella tecnologia su solide fondamenta. Per la piattaforma Renesas Synergy le fondamenta sono rappresentate dalla nuova famiglia di microcontrollori altamente scalabili, compatibili ed efficienti nel consumo. I progettisti che stanno pensando a nuove applicazioni nell’emergente mercato IoT necessitano di una famiglia di Mcu scalabile e compatibile che unisca alta efficienza con caratteristiche di prezzo e prestazioni competitive. I microcontrollori Synergy sono progettati da zero proprio per questo scopo. Basati sui core Cortex-M di Arm, questi nuovi Mcu uniscono un consumo di corrente estremamente contenuto in combinazione con un eccellente comportamento deterministico in un piccolo package.


Ricca connettività

Il range di applicazioni embedded potenziali per questi nuovi Mcu spazia da una gamma di semplici tag progettati per essere attaccati alle orecchie delle mucche fino ai monitor degli elettrodomestici. Considerando la varietà di richieste delle applicazioni, pensare al corretto set di caratteristiche del microcontrollore non è un compito semplice. Alcune funzioni però sono da considerarsi essenziali, e una di queste è la connettività. Molti dei micro presenti nel mercato embedded oggi forniscono un set di periferiche base che includono un vasto insieme di opzioni di connettività. I micro Synergy fanno un passo ulteriore. La famiglia Synergy posta al top della gamma, ad esempio, offre un doppio Ethernet con sincronizzazione Ieee-1588, Usb High Speed, più una serie di interfacce seriali che includono Uart, I2C, Spi, IrDA, Qspi, Ssi, Sdhi e interfacce Can. Poiché le applicazioni embedded e IoT si posizionano verso i margini delle reti dove ai sistemi è richiesto spesso di eseguire misurazioni dell’ambiente, le interfacce analogiche giocano un ruolo cruciale. Per soddisfare questa necessità i Synergy aggiungono un completo insieme di convertitori analogico-digitali e digitali-analogico, dei comparatori analogici e sensori di temperatura. Inoltre, i microcontrollori aggiungono una varietà di funzioni di timing che sono richieste nelle applicazioni inerenti a controlli industriali e di motori.

Scalabilità e compatibilità

Il time-to-market è un fattore fondamentale di successo. La capacità di riutilizzare hardware e software aiuta il team di progetto ad accorciare i tempi di sviluppo. I Synergy sono pensati per fornire una scalabilità senza soluzione di continuità e una compatibilità delle periferiche tra i vari dispositivi, permettendo al cliente di estendere il riutilizzo del software usando periferiche comuni basate su una mappa di memoria costante. La scalabilità dei micro consente di migrare facilmente da un prodotto a un altro della stessa famiglia o tra le varie famiglie. E l’utilizzo di un progetto che prevede package concentrici permette di migrare da un package a un altro con un minimo di modifiche hardware. A  questo si aggiunge un’architettura comune basata su Cpu Arm Cortex-M che consente una migrazione di codice tra tutte le famiglie Synergy. L’insieme di queste caratteristiche rende la famiglia Synergy una soluzione realmente scalabile e compatibile, consentendo di massimizzare il riutilizzo di software e hardware e di accorciare il tempo di sviluppo.

Focalizzazione sulla sicurezza

Considerato il ruolo fondamentale svolto dalla connettività in ogni progetto IoT, le soluzioni a ogni livello delle reti risultano vulnerabili agli attacchi. Le minacce possono occorrere in ogni fase della vita del prodotto. Durante la fabbricazione un addetto non onesto potrebbe clonare il firmware o la configurazione di sicurezza del prodotto. Una volta che il prodotto verrà installato in campo gli hacker saranno in grado di sostituire il firmware con del malware o sfruttare la sessione di update del software per iniettare del malware all’interno dell’intero sistema. E se i parametri del sistema vengono persi, il firmware potrebbe diventare suscettibile di attacchi volti a intercettazioni. Ovviamente i progettisti di prodotto dovranno affrontare una vasta gamma di potenziali problemi di sicurezza, per garantire l’integrità del prodotto, per rassicurare i potenziali consumatori. Per proteggere i sistemi embedded da queste minacce, i micro Synergy aggiungono funzionalità di sicurezza in hardware al fine di essere meno sensibili agli attacchi. Quando ogni Mcu della linea Synergy viene prodotto, gli viene assegnato un ID univoco a 128 bit che potrà essere usato per generare le chiavi per proteggere le applicazioni. Synergy include inoltre un “true random number generator” per l’uso con le specifiche standard industriali quali ad esempio Nist SP800-90 che raccomanda la presenza di un generatore deterministico di bit random. In molti dispositivi è presente anche un’unità di protezione della memoria che può essere utilizzata per proteggere sia in scrittura che in lettura delle aree all’interno di tutta la mappa di memoria indirizzabile. Gli sviluppatori possono utilizzare questa funzione per creare una regione sicura che risulterà protetta in accesso da programmi “delinquenti”. Questi Mcu dispongono inoltre di acceleratori hardware per la crittografia simmetrica e la crittografia asimmetrica, così come per la codifica Hash.

Serie S1: ultra low power

Per approcciare il settore di mercato dei prodotti a basso consumo energetico, dove molte soluzioni embedded e IoT verranno indirizzate, Renesas ha scelto la Cpu Arm Cortex-M0+ come cuore dei propri Mcu. Ottimizzato per applicazioni alimentate a batteria, il core Arm Cortex-M0+ unisce una architettura low-power ai vertici della categoria con modalità di funzionamento dedicate ad una funzione che garantisce un risveglio veloce e una serie di periferiche estremamente low-power. Utilizzando queste funzioni i progettisti Renesas hanno sviluppato la serie S1 per applicazioni embedded e IoT a basso consumo e di costi contenuti, permettendo agli sviluppatori di migrare da una soluzione in origine a 8 o a 16 bit. Con questi nuovi dispositivi essi avranno accesso alle risorse di processamento di un Mcu a 32 bit. Costruito utilizzando un processo produttivo low power a 130-nm, la serie S1 permette di avere dissipazioni eccezionalmente contenute sia in modalità di stand-by che in modo operativo. La memoria on-chip prevista sui primi dispositivi arriva fino a 128 KB di Code Flash, 4 KB di Data Flash e 16 KB di Sram.

Serie S3: alta efficienza

I primi dispositivi della serie S3 sono basati su un core Arm Cortex-M4 a 48 MHz e sono utili a realizzare applicazioni che richiedono un maggior livello di integrazione rispetto alla serie S1. Costruita usando il medesimo processo low power utilizzato per la serie S1, la serie S3 aggiunge fino a 124 Gpio e incrementa la dotazione di memoria con tagli fino a 1 MB di Code Flash, 16 KB di Data Flash e fino a 192 KB di Sram. Le applicazioni emergenti IoT richiedono un alto livello di sicurezza. La serie S3 offre una dotazione di sicurezza e un numero di blocchi essenziali di crittografia quali Hash, Aes and True Rng. Inoltre, incorpora un Lcd controller a segmenti flessibile e periferiche analogiche ad elevata precisione come gli A/D Converter a 14 bit. Infine, troviamo amplificatori operazionali e comparatori analogici ad alta velocità. Queste caratteristiche rendono i micro S3 ideali per applicazioni IoT nella building automation.

Serie S5: alta integrazione

Per applicazioni che richiedono alte prestazioni, la serie S5 integra una Cpu Arm Cortex-M4 che funziona con frequenze tra 100 e 200 MHz. Destinata ad applicazioni embedded complesse, offre notevole quantità di memoria on chip, fino a 2 MB di Flash di codice, 64 KB di Data Flash e 640 KB di Sram. Questi Mcu sono fabbricati con lo stesso processo a 40 nm ad alte prestazioni utilizzato per la serie S7. La serie S5 offre inoltre un alto livello di crittografia per applicazioni IoT. I dispositivi dispongono di funzioni quali True Rng, Aes, Des/Arc, Rsa/Dsa e Hashing e hanno una ricca dotazione di funzioni di connettività quali Ethernet Controller, Usb High Speed e Quad Spi. Sono quindi ideali per le applicazioni Hmi economiche presenti nel mercato degli elettrodomestici che richiedono un controllore grafico Lcd con 2D Drawing engine e Codec Jpeg.

Serie S7: alte prestazioni

Al top della gamma di prestazioni, i primi dispositivi della serie S7 offrono elevate prestazioni utilizzando un core Arm Cortex-M4 con frequenza di funzionamento di 240 MHz. Questa serie di Mcu dispone di una vasta gamma di periferiche e notevole quantità di memoria on chip, tra cui 4 MB di Flash di codice e 640 KB di Sram fabbricato con un processo a 40 nm ad alte prestazioni. Queste risorse aggiuntive danno agli sviluppatori nuove opzioni di progettazione, in particolare quando le soluzioni richiedono grandi risorse di memoria per supportare buffer di messaggi di grandi dimensioni e alta velocità, eseguire calcoli in background o più applicazioni software contemporaneamente. I dispositivi della serie S7 sono ideali per applicazioni che richiedono un maggiore livello di crittografia e sicurezza. Integrano le funzionalità True Random Number Generator, Aes, Des/Arc, Rsa/Dsa e le funzioni di hashing. Oltre ad avere performance superiori, la serie S7 integra interfacce analogiche ad alta precisione quali comparatori analogici ad alta velocità e convertitori analogici digitali a 12 bit con un’eccezionale frequenza di campionamento di 2,5 Msps. La serie S7 dispone anche di opzioni di connettività ad alta velocità, tra cui Usb High Speed, Dual Ethernet Controller e Qspi. Questo set di funzionalità, in combinazione con un controller grafico Lcd integrato con un 2D Drawing Engine e un Codec Jpeg, rende la serie S7 ideale per applicazioni Hmi, di automazione industriale e building automation.

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