La strada più rapida per l’innovazione

Quando gli ingegneri di Renesas cominciarono a prendere in considerazione il modo in cui avrebbero affrontato le soluzioni basate su Mcu per il mercato dell’Internet of Things, ebbero modo di osservare da vicino le sfide uniche che questa opportunità presentava. In applicazioni che spaziano dall'automazione di fabbrica alla domotica, le opportunità sono apparse infinite. Chiaramente gli sviluppatori che sarebbero stati in grado di fornire per primi il prodotto sul mercato avrebbero ottenuto un vantaggio significativo, ed anche qualsiasi soluzione in grado di ridurre i tempi di sviluppo avrebbe rappresentato un potente vantaggio. Renesas ha esplorato questo tema attraverso le industrie e ha notato che il profilo del cliente tradizionale di Mcu stava cambiando. I team di progettazione dei clienti spesso hanno avanzato richieste a Renesas, produttore leader di Mcu a livello mondiale, cercando la miglior soluzione per implementare un requisito specifico. Una volta definito l'hardware, avrebbero passato la soluzione al team software per sviluppare l'applicazione. In generale, i progettisti di hardware hanno guidato il processo di selezione Mcu. Quando il mercato IoT ha cominciato a emergere, però, i ruoli hanno cominciato a mutare. Più Renesas interagiva con i propri clienti, più è apparso chiaro che il software stava dominando i requisiti Mcu. Gli sviluppatori di software stavano ora giocando un ruolo più importante nel definire la soluzione finale e nel selezionare che tipo di Mcu avrebbe meglio soddisfatto le loro esigenze di sistema. Così il team di Renesas ha dovuto confrontarsi con il modo di affrontare questa nuova realtà. Quali sarebbero stati i valori chiave che avrebbero guidati i clienti alla selezione di un Mcu e quali sarebbero state le loro priorità? Chiaramente qualsiasi soluzione mirata al grande mercato dell'IoT avrebbe dovuto tener conto della crescente importanza del punto di vista del software engineer. Allo stesso tempo, altre tendenze stavano aumentando la pressione sui gruppi di progettazione. Sempre più aziende hanno tutta la produzione in outsourcing, e sia le funzioni di ingegneria di base che un numero crescente di imprese hanno capito che non è più possibile sviluppare nuove tecnologie come fatto in passato. Gli sviluppatori sono ora sempre più disposti a passare dallo sviluppo in-house all’utilizzo di risorse esterne e componenti off-the-shelf. È un approccio che richiede tempo ed è costoso utilizzando Mcu standard. Inoltre vi è la ricerca, la licenza, l’integrazione, il testing e il mantenimento di Rtos, stacks, middleware e librerie provenienti da più fornitori di software. Quale risultato si avrebbe se si potesse avere tutto da una singola sorgente - il fornitore di Mcu?

Software e hardware
Per utilizzare software proveniente da un fornitore di silicio, gli sviluppatori hanno bisogno di garanzie. Quanto durerà la fornitura e il supporto del software da parte del fornitore di silicio? Ci sarà un impegno a lungo termine per mantenere, aggiornare e supportare il software? Gli sviluppatori generalmente equiparano la qualità commerciale con la longevità. Se il fornitore di silicio fosse disposto a vendere il suo software come un prodotto di alta qualità commerciale, ciò potrebbe assicurare gli sviluppatori di sistemi embedded? Dal punto di vista dello sviluppatore la fornitura di software da parte di un fornitore di Mcu offre numerosi vantaggi. I grandi produttori di silicio hanno le risorse per sostenere lo sviluppo e la manutenzione di software per lunghi periodi di tempo. Poiché il fornitore di silicio ha una vasta clientela, il software sarà testato su un gran numero di clienti. Dal momento che il fornitore di silicio guadagna solo quando i prodotti entrano in produzione, ha lo stesso interesse ad accelerare il ciclo di sviluppo. Infine, il produttore di silicio ha interesse a mantenere la qualità del software perché il successo del suo software è direttamente legata alla sua capacità di continuare a vendere Mcu. Renesas si chiese cosa sarebbe successo se i progettisti avessero potuto reinventare il ciclo di sviluppo, e quindi dedicare la maggioranza del loro tempo concentrandosi sugli aspetti veramente innovativi della loro soluzione. Che cosa sarebbe successo se i fornitori di Mcu come Renesas avessero potuto ridurre la quantità di tempo speso dai progettisti sulle funzioni di base e, quindi, consentire agli sviluppatori di aumentare la quantità di tempo spendibile per il codice dell'applicazione? Come sarebbe stato questo il nuovo ciclo di sviluppo di un prodotto simile? Nello sviluppo tradizionale i progettisti devono affrontare continui aggiornamenti e continue modifiche di roadmap relative ai loro Rtos, stack e tool. Che cambiamenti si potrebbero avere se il fornitore di Mcu fosse in grado di offrire una piattaforma che si prende cura dell’integrazione dei nuovi aggiornamenti permettendo agli sviluppatori di ridurre anche quella parte del loro ciclo di sviluppo e di conseguenza dedicare più tempo all'innovazione? E se il fornitore di Mcu offrisse e supportasse il software come un prodotto di alta qualità commerciale, con API che consentano agli sviluppatori di costruire le proprie applicazioni basandosi su di esse?

Una soluzione integrata
In ultima analisi, tutte queste domande hanno portato allo sviluppo della Piattaforma Renesas Synergy, una soluzione hardware e software integrata ottimizzata per applicazioni embedded e IoT. La Piattaforma Renesas Synergy si compone di cinque elementi principali: software, microcontrollore, tool di sviluppo, soluzioni e la galleria. La piattaforma Renesas Synergy consta di una suite di software embedded qualificato e verificato, testato per gli standard commerciali e compatibile con i microcontrollori Renesas Synergy. I componenti software Renesas Synergy "qualificati" non sono solo ottimizzati e integrati per i Mcu Synergy, sono anche rigorosamente testati sia per prestazioni che per affidabilità e sono garantiti da Renesas per operare come specificato nel primo datasheet del software presente nell’industria. Si tratta di una specifica di funzionalità e prestazioni che comprende anche i dati parametrici entro cui il software è garantito per funzionare, e laddove richiesto, alcuni componenti software sono anche sottoposti a test standard di conformità industriale. I componenti software di base sono disponibili nel Renesas Synergy Software Package. Fornito con ogni Mcu Renesas Synergy, il Ssp (Synergy Software Package) ha i componenti software necessari per tutte le funzioni di base essenziali nelle applicazioni embedded. Gli ingegneri Renesas hanno selezionato un Rtos di qualità, ThreadX di Express Logic, come base per il Ssp, aggiungendo componenti middleware della serie X-Ware di Express Logic, e integrandoli con componenti software specifici del Mcu inclusi i driver delle periferiche del dispositivo, middleware, librerie, e un framework applicativo flessibile. La Ssp mescola Rtos, middleware e le librerie con funzioni periferiche di basso livello attraverso un framework utilizzando Api. Ciò consente all'applicazione di accedere alle periferiche per mezzo di funzioni facili da utilizzare. Il framework automaticamente si occupa dell'integrazione con Rtos. Poiché i driver permettono un’astrazione dai registri hardware utilizzando valori logici definiti, le Api e i parametri sono coerenti tra le diverse serie all'interno della famiglia di Mcu Renesas Synergy. Questo approccio consente allo sviluppatore di realizzare soluzioni senza spendere tempo ad imparare le specifiche dettagliate dell’hardware del Mcu, le definizioni dello specifico registro o anche le specifiche ThreadX. Componenti software addizionali possono essere aggiunti al Sssp in futuro come Qsa (Qualified Software Add-ons). Questi componenti potranno essere sviluppati da Renesas e saranno qualificati con gli stessi standard rigorosi utilizzati per il Ssp. Componenti software realizzati da sviluppatori di terze parti e integrati nella piattaforma verranno verificati per lavorare con la piattaforma Renesas Synergy e sono denominati Vsa (Verified Software Add-on). Questi componenti Vsa saranno testati per la funzionalità e la compatibilità con il Ssp e saranno approvati da Renesas.

Microcontrolllori Synergy
I dispositivi della piattaforma Renesas Synergy fanno parte di una famiglia di Mcu a 32 bit compatibile e scalabile basata su Cpu Arm Cortex-M. I Mcu Renesas Synergy sono stati progettati da zero senza requisiti ereditati, e la compatibilità e scalabilità sono state pensate fin dall'inizio. Ogni membro della famiglia di Mcu Renesas Synergy ha le stesse (o simili) periferiche per ridurre al minimo la curva di apprendimento e massimizzare il riutilizzo di software, offrendo compatibilità pin to pin in ogni package. Scalabilità significa che le capacità della periferica scala dalla più bassa alla più alta e viceversa mantenendo lo stesso footprint del registro. La famiglia di Mcu Renesas Synergy inizia con la serie S1, un Mcu a bassissimo consumo basato su un core Cortex-M0+ a 32 MHz. Tre altri membri della famiglia di Mcu Renesas Synergy, le serie S3, S5 e S7 usano core Cortex-M4 con frequenze operative che attualmente arrivano fino a 240 MHz. I Mcu della serie Renesas S3 si basano attualmente su un core Cortex-M4 a 48 MHz e sono utilizzabili per quelle applicazioni che richiedono elevati livelli di integrazione rispetto alla serie S1. La serie di Mcu S5 ha come obiettivo applicazioni IoT più complesse che utilizzano un core Cortex-M4 funzionante a 120 MHz, mentre la serie S7 combina un core Cortex-M4 a 240 MHz con una vasta gamma di periferiche ad alta velocità. L'intera famiglia di Mcu dispone di una notevole quantità di memoria on-chip: fino a 4 MB di Flash (valore leader del settore) e 640 KB di Sram sulla serie S7. Per affrontare le sfide progettuali inerenti la maggior parte delle applicazioni industriali e dell'IoT, la Piattaforma Renesas Synergy offre agli sviluppatori una vasta gamma di opzioni per aumentare la sicurezza e la capacità di comunicazione. Le funzioni di sicurezza disponibili su Renesas Synergy Mcu consentono agli sviluppatori di proteggere i dati sul Mcu, garantirne l'autenticità e di raggiungere una gestione sicura dei dati di lunga durata. Le periferiche di sicurezza e le librerie software supportano la crittografia simmetrica/asimmetrica, così come la generazione di chiavi sicure e di archiviazione per fornire una serie completa di servizi tra cui avvio sicuro e aggiornamenti del firmware over-the-air. Ogni Mcu supporta anche una lunga lista di funzioni di safety a livello hardware per supportare applicazioni critiche. Le applicazioni IoT richiedono ampie capacità di comunicazione e i Mcu Synergy sono in grado di offrire funzionalità come dual Ethernet con sincronizzazione Ieee-1588, Usb high-speed, oltre a molte interfacce seriali on-chip, tra cui Uart, I2C, Spi, IrDA, Qspi, I2S, Sdhc / Mmc e Can. Inoltre, per applicazioni industriali, ogni Mcu Renesas Synergy ha una serie di interfacce analogiche, tra cui Adc, Dac, comparatori, così come una serie di funzioni di sincronizzazione per le applicazioni di controllo motore e di controllo industriale.

Tool migliorati
Per accelerare lo sviluppo gli ingegneri Renesas hanno aggiunto una serie di miglioramenti al tool di sviluppo che supporta l’ecosistema della Piattaforma Renesas Synergy. La serie Renesas Synergy sarà supportata da e2studio, Integrated Development Environment basato su Eclipse di Renesas. Aggiungendo nuovi componenti orientati alle soluzioni, quale ad esempio la possibilità di visualizzare il codice sorgente di tutta la Ssp durante il debug, gli ingegneri Renesas hanno trasformato l'ambiente e2studio in una vera e propria Integrated Solution Development Environment. Gli sviluppatori che desiderano accelerare il loro ciclo di sviluppo e utilizzare una vasta gamma di tecnologie nei loro prodotti finali industriali e IoT possono farlo utilizzando un'ampia gamma di kit di sviluppo ed esempi di progettazione facenti parte dell’offerta Renesas Synergy. Infine, fornendo un one-stop shop per tutti i componenti software Renesas, la Renesas Synergy Gallery consente agli utenti di accedere a tutti i componenti Software Renesas Synergy e, in futuro, permetterà funzioni avanzate come i servizi cloud e la possibilità di scaricare app direttamente in Mcu Renesas Synergy.

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