Prototipazione rapida ad elevate prestazioni

Il mondo si avvia a essere come un’enorme sistema elettronico in cui tutti i componenti sono interconnessi tra loro nella maniera più completa (tutto sarà interconnesso con tutto). Internet of Things è il paradigma tecnologico dell’interconnessione globale, cui segue, quasi senza soluzione di continuità, il nuovo paradigma di Internet of Everythings. Le persone saranno coinvolte fisicamente in questo processo di interconnessione globale tramite un’altra tecnologia altamente pervasiva, quella dei sistemi indossabili. Gli individui, grazie a dispositivi indossabili, soprattutto di natura sensoriale, diventeranno così degli edge node della IoT e, oltre ad essere interconnessi alla rete, saranno interconnessi tra loro. La prossima generazione di sistemi embedded sarà  dunque costituita da dispositivi IoT o indossabili compatibili con IoT. Si prospetta dunque una grande sfida per gli sviluppatori di sistemi embedded, che dovranno confrontarsi con problematiche di sviluppo nuove e particolarmente complesse, come le dimensioni estremamente ridotte di ordine millimetrico, i consumi di potenze elettrica infinitesimali, le complessità computazionali elevatissime e le problematiche difficilmente risolvibili con i metodi tradizionali di natura strettamente algoritmica. I tradizionali sistemi di sviluppo cui sono abituati gli sviluppatori di sistemi embedded non permettono di rendere efficiente il passaggio dalla prototipazione al prodotto finale. La prototipazione rapida ha risolto il principale problema del ciclo di sviluppo, quello della rapida verifica di fattibilità. Il passaggio successivo, altrettanto critico per far fronte in tempi rapidi alla richiesta del mercato e alla rapida obsolescenza delle applicazioni innovative, è allo stato attuale un problema aperto cui alcuni produttori di microelettronica stanno cercando di dare una risposta positiva.

Elevata integrazione funzionale

Un caso emblematico è la piattaforma di sviluppo WaRP7 di Nxp Semiconductor. Questa, infatti, non solo è una piattaforma di prototipazione rapida ad elevatissime prestazioni computazionali, ma anche un sistema a elevatissima integrazione funzionale, in quanto integra su un footprint di pochi centimetri quadrati tutte le funzioni necessarie a realizzare un dispositivo indossabile completo da interconnettere a IoT. Inoltre dato che l’hardware è altamente ottimizzato, il passaggio allo stadio di produzione è quasi immediato (lo schematico e la Bill of material sono disponibili subito con il kit di valutazione).

Tecnologia computazionale e comunicazione

WaRP7 è una piattaforma di sviluppo che integra in forma altamente ottimizzata e robusta una enorme quantità di tecnologia computazionale e di comunicazione per soddisfare qualsiasi tipo di esigenza applicativa. WaRP 7 è stata concepita come doppia scheda, Cpu main board più una I/O daughter card con connettività Usb, Nfc, Bluetooth, Bluetooth Smart e Wi-FI prevalidata. La dughter card è stata sviluppata in modo da poter gestire in maniera efficiente i sensori che ospita e che raccolgono dati. Dispone di uno zoccolo di espansione Mikro Bus che la rende compatibile con oltre 200 Click Board di MikroElectronika che implementano funzionalità aggiuntive di natura sensoriale o attuativa. La dughter card ospita un sensore di pressione barometrica ad elevata precisione, un sensore a sei assi, inclusivo di accelerometro e magnetometro e un giroscopio a tre assi. Tra i sensori è da considerare anche la Mipi Csi Camera e il microfono supportato dal audio Codec SGTL 5000. Il punto di forza della piattaforma WaRP 7 è il doppio application processor Arm cortex A7 e M4. Entrambi altamente performanti nelle attività di elaborazione computational intensive come quelle tipiche dei nodi sensoriali intelligenti e l’elevato grado di integrazione di funzionalità fondamentali per le applicazioni indossabili, come per esempio la connettività wireless, la memoria e la gestione della multimedialità. Considerando che tutti i componenti di questa piattaforma sono stati selezionati in base ai requisiti di basso consumo di potenza elettrica, piccole dimensioni e basso costo, WaRP 7 non rappresenta solo una valida piattaforma di prototipazione, ma anche una piattaforma industrializzabile e quindi perfetta per un rapido passaggio dal prototipo al prodotto finale.

L’importanza dello sviluppo software

Linux e Android sono preinstallati o installabili via download sulla piattaforma. Il software è open source, come la stessa piattaforma hardware di cui sono disponibili il Bill of Materials, i Design File e gli schematici. Per la piattaforma WaRP7 sono disponibili i Bsp open source Linux 3.14 e Android 5.1, supportati dall’Element14 Community site. Grazie all’architettura modulare del WaRP7, sia Android che Linux vengono eseguiti efficientemente sul core Cortex-A9 su cui è basato l’iMX6. Considerando che il core M4 si fa carico dell’esecuzione dei processi real-time di acquisizione dati, l’esecuzione del sistema operativo non viene penalizzata, così come l’esecuzione degli algoritmi di elaborazione del segnale con requisiti real-time. Inoltre, la filosofia di partizione dell’hardware della piattaforma WaRP7 favorisce lo sviluppo software supportato da daughter card sviluppate specificamente per soddisfare i requisiti applicativi degli indossabili. La daughter card, che affianca la main card, è di fatto un sensor hub che, oltre a svolgere le funzionalità di carica, svolge anche quelle di comunicazione wireless.

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