Infineon ha recentemente ampliato la propria offerta di microcontrollori con l'aggiunta di una famiglia di dispositivi per applicazioni industriali basati sul core Arm Cortex-M0, a 32 bit. Denominata XMC1000, la nuova famiglia promette prestazioni e funzionalità senza compromessi (in particolare per quanto riguarda la ricca dotazione di periferiche a 32 bit), ai prezzi tipici dei microcontrollori a 8 bit. A seconda dei modelli, i prezzi dei dispositivi (per quantità dell'ordine dei milioni di pezzi) variano infatti tra 0,25 e 1,25 euro. Il miglioramento del rapporto prezzo/prestazioni è stato ottenuto grazie all'impiego di un processo di fabbricazione avanzato a 65 nanometri con flash embedded, su wafer da 300 millimetri. La riduzione dei costi ha permesso a Infineon di integrare nel chip numerose periferiche a 32 bit ottimizzate per le applicazioni tradizionalmente servite dai microcontrollori a 8 bit, come la gestione di sensori e attuatori, l'illuminazione a Led, la conversione di energia (ad esempio gli Ups), i drive per motori elettrici di fascia bassa utilizzati negli elettrodomestici ecc. Tra le periferiche di particolare rilievo vanno segnalate la Brightness and Colour Control Unit per i Led e il coprocessore matematico per gli algoritmi Foc (Field oriented control). La produzione in volumi dei dispositivi è prevista per il quarto trimestre del 2013.
Le nuove Mcu sono state presentate alla stampa a fine gennaio nella sede di Infineon a Neubiberg, nei pressi di Monaco, da Peter Schäfer, vicepresidente e general manager del settore microcontrollori, e da Stephan Zizala, direttore della divisione microcontrollori industriali e multimarket.
Tre serie di dispositivi
La famiglia XMC1000 comprende tre diverse serie di dispositivi che si differenziano principalmente per la capacità della memoria Flash integrata nel chip (compresa tra 8 KB e 200 KB) e per la dotazione di periferiche. Questa differenziazione consente a Infineon di offrire soluzioni scalabili, permettendo agli utilizzatori di pagare solo per le funzioni di cui hanno effettivamente bisogno. I dispositivi della serie XMC1100 (entry series) rappresentano una soluzione economica, adatta a molte applicazioni industriali. Questi chip sono dotati di sei convertitori A/D a 12 bit, che operano fino a 1,88 milioni di campioni al secondo, e di quattro timer a 16 bit in una “capture/compare unit 4” (CCU4). La serie XMC1200 (feature series) comprende ulteriori funzioni orientate a specifiche applicazioni, tra cui un'unità per il controllo degli schermi tattili e dei display e la già citata Bccu (Brightness and Colour Control Unit) per l'illuminazione a Led. Quest'ultima permette di ottenere il dimming senza sfarfallio e il controllo dei colori, il tutto senza l'intervento della Cpu. Disponibili anche versioni con gamma di temperatura estesa, da -40 a 105 gradi. La serie XMC1300 (control series), infine, è specificamente ottimizzata per applicazioni di controllo dei motori e di conversione dell'energia. È dotata di un'efficiente “capture/compare unit 8” con due canali di comparazione e funzionalità Pwm asimmetriche, oltre che di un'interfaccia Posif per il preciso rilevamento della posizione del motore. I dispositivi XMC1300 offrono anche un coprocessore matematico che consente di realizzare soluzioni di controllo dei motori elettrici basate sull'algoritmo Foc senza l'impiego di sensori; si tratta, secondo Infineon, di una funzionalità unica tra i prodotti basati su Cortex-M0. Anche la serie XMC1300 comprende versioni per temperature fino a 105 gradi.
Nel complesso la famiglia XMC1000 comprende 23 dispositivi in contenitori Tssop con 16, 28 o 38 piedini. I microcontrollori XMC1000 soddisfano i requisiti definiti dallo standard Iec60730 Class B per la sicurezza degli elettrodomestici e offrono, tra l'altro, la correzione hardware degli errori e i relativi test di memoria. Una loro ulteriore caratteristica esclusiva è il flash loader con acceleratore Aes a 128 bit, che consente di proteggere la IP del software sviluppato dall'utilizzatore.
La piattaforma di sviluppo Dave
La famiglia XMC1000 impiega la stessa piattaforma di sviluppo gratuita della preesistente famiglia XMC4000, basata su Arm Cortex-M4. Denominata Dave, questa piattaforma facilita lo sviluppo di software orientato a specifiche applicazioni e favorisce il passaggio tra le due famiglie di microcontrollori. Le app di Dave rendono possibile, all'interno di un ambiente di sviluppo grafico, combinare e configurare componenti software, mapparli automaticamente sulle risorse del microcontrollore, generare automaticamente il codice C e la documentazione del software. Dave incorpora un compilatore e un debugger Gnu gratuiti; i dispositivi XMC1000 possono inoltre contare su un vasto ecosistema di terze parti che forniscono compilatori, debugger, programmatori di flash, formazione, assistenza tecnica ecc.
Protezione della IP software
Nel corso della conferenza stampa, Peter Schäfer e Stephan Zizala hanno sottolineato alcune specifiche innovazioni introdotte dalla nuova famiglia XMC1000. Ad esempio, la ricca dotazione di periferiche a 32 bit rappresenta una novità poiché fino a ieri, per contenere i costi, le Mcu a 32 bit avevano generalmente poche periferiche o riutilizzavano quelle dei microcontrollori a 8 bit. I relatori hanno inoltre evidenziato la possibilità di configurare i nuovi dispositivi tramite collegamenti interni simili a quelli di un Fpga e il fatto che alcune delle loro periferiche possono funzionare senza l'intervento della Cpu. Schäfer e Zizala hanno quindi descritto la soluzione che Infineon sta mettendo a punto per consentire la protezione della IP del software: l'idea consiste nel legare il programma a un ristretto numero di chip, tramite chiavi crittografiche che vengono trasmesse lungo la filiera di realizzazione del sistema. La soluzione comprende quattro fasi: Infineon genera le chiavi, le memorizza sul chip in una memoria nascosta e le fornisce alla software house; la software house codifica il software con queste chiavi e lo passa al produttore del sistema; il produttore carica nel chip il software codificato; infine il blocco Aes a 128 bit integrato nel chip decodifica il software e lo immagazzina in memoria. A questo punto il chip è “read protected”.
