Une merveille monopuce

La classe de base (entrée de gamme) : systèmes de base M0

Un petit cœur ARM Cortex M0 ou M0+ est suffisant pour de nombreuses applications. Permet la transmission des données mesurées vers le cloud (Cloud) afin d'effectuer des calculs d'usure ou d'effectuer des réglages à distance. Grâce aux mises à jour en direct, le micrologiciel, les piles sans fil et le code d'application peuvent être révisés pour s'adapter à la nouvelle législation et répondre rapidement aux virus ou aux menaces de sécurité, même dans les services après-vente. Le Smartphone est généralement le premier point d'accès à Internet. Dans ce cas, l'interface Bluetooth Low Energy (BLE) représente une option efficace. Les « merveilles » à puce unique suivantes sont un choix populaire pour la mise en œuvre : Le leader du marché des interfaces BLE est le nRF51822 de Nordic Semiconductor.

Cette famille de produits est disponible avec 16 ou 32 Ko de RAM et 128 ou 256 Ko de mémoire Flash dans un boîtier QFN ou WLCSP. Le matériel a été conçu pour prendre en charge un fonctionnement à faible consommation d'énergie et est pris en charge par les piles Bluetooth de l'entreprise et plusieurs SDK spécifiques aux applications. Le succès de cette gamme de circuits intégrés et de leurs logiciels étendus atteint également les fabricants de modules : les modules basés sur le nRF51822 de Fujitsu sont destinés aux clients ayant des ambitions de production plus élevées. Le nRF51422 de Dynastream utilise le grand appel infirmier du nRF51822, de sorte que les modules de la famille N5 sont également compatibles avec les SoftDevices S210 et S310. Le protocole S210 est une pile ANT pure, tandis que le S310 est la variante multiprotocole correspondante pour l'utilisation simultanée d'ANT et de BLE. Cela semble très utile lors de la connexion d'un réseau maillé ANT à faible consommation à un iPhone Apple qui ne prend pas en charge ANT lui-même. RF Digital met sur le marché la famille RFduino ainsi que des versions "vides" nRF51822.

La gamme RFduino comprend un SoftDevice S110 préinstallé, avec une couche logicielle configurée qui permet de simplifier le contrôle du BLE et des GPIO. De cette manière, des actionneurs ou des capteurs peuvent être implémentés avec quelques lignes de code. Une règle applicable à toutes les fonctions BLE est que les applications personnalisées (applications) doivent être programmées pour différents systèmes d'exploitation. Ce n'est pas le cas avec le module SIMBLEE nRF51822 : L'application associée est programmée une seule fois et stockée dans le module sans fil. Il vous suffit d'installer l'application SIMBLEE, qui importe le contenu actuel du module, où le système d'exploitation du Smartphone est stocké. L'ajout le plus récent au portefeuille Rutronik est Insight SiP avec ses solutions de système sur module basées sur le nRF51822. Avec un format 8x8 mm en boîtier LGA, les modules ISP1302 disposent de suffisamment d'espace pour même intégrer une antenne. Les dernières versions des circuits intégrés TC35678 et TC35679 de Toshiba se concentrent sur une variante ultra-basse consommation.

Avec une tension de fonctionnement de 3 V, ils « n'utilisent » que 3.6 mA en mode TX et 3.3 mA en mode RX. Le modèle Microchip/Atmel SAM B11, quant à lui, se caractérise par 128 Ko de RAM et 256 Ko de mémoire Flash. Avec un cœur 16 bits interne de 32 MHz et une capacité de puissance de traitement de 41 DMIPS, la famille Renesas RL78/G1D « joue dans la même ligue ». Quatre variantes sont disponibles : des SoC Flash de 128, 192 et 256 Ko et un SoM basé sur un circuit intégré Flash de 256 Ko.

Pour des besoins plus exigeants : systèmes de base M4

Avec un ratio EEMBC CoreMark de 215 - ce qui signifie 65 Core-Marks par mA ou 3.36 CoreMarks par MHz - le nRF52832 est probablement le SoC BLE le plus efficace à l'heure actuelle. Logé dans un boîtier QFN 48 x 6 mm à 6 broches ou WLCSP 3.2 x 3.0 mm, il est conçu pour une programmation facile et se présente sous une forme très compacte. Avec une tension d'alimentation à partir de 1.7 V (idéale pour batterie) et une puissance d'émission réglable entre +4 et -20 dBm, il est idéal dans les gammes supérieures, ainsi que dans les applications de sécurité critiques qui nécessitent une courte portée. Le nRF52832 est de plus en plus utilisé dans des développements pour lesquels un nRF51822 serait suffisant. Les avantages incluent le filtre balun intégré et l'émetteur-récepteur NFC pour un couplage Bluetooth rapide. En termes d'éléments externes, seuls onze composants passifs et un cristal de quartz de 32 MHz sont nécessaires.Il existe également des versions SoM à côté du SoC. Ils sont présentés pré-certifiés, normalement pour l'Europe, les États-Unis et le Canada. La série Dynastream D52 basée sur le nRF52832 fournit également une certification pour le Japon, l'Australie, la Nouvelle-Zélande et la Corée du Sud.

Malgré l'intégration de cristaux de quartz et d'une antenne imprimée, le module ne mesure que 14×9.8 mm. Les utilisateurs qui sont prêts à sacrifier un espace supplémentaire de 20x20 mm sur leur PCB peuvent opter pour la variante avec 30 GPIO ou accéléromètre 52832 axes. Telit et Fujitsu produisent également des modules basés sur le nRF42. Comme pour sa série mobile, Telit s'appuie sur un concept familier pour ses modules Bluetooth : le nouveau 10x17mm BlueMod+S7 est compatible avec la forme et les broches des modèles précédents BlueMod+S et BlueMod+SR et possède également les mêmes interfaces logicielles. Le FWM20BLZ15.7 de Fujitsu, avec une taille de 9.8 × 5.4 mm et une consommation de 1507 mA, n'est pas seulement un module compact, mais offre également le rendement le plus élevé possible. L'ISP8 d'InsightSiP se distingue par une antenne intégrée et une empreinte de 8x4 mm. De même, Redpine Signals utilise un cœur ARM M128, mais adopte une approche différente en termes de connectivité : la famille WiSeMCU prend également en charge Bluetooth EDR, ZigBee et le WiFi bi-bande en plus du BLE. Tous les protocoles et profils d'application des différentes normes sans fil sont déjà intégrés, de sorte que les 1 Ko de SRAM et 10003 Mo de mémoire Flash sont généreusement dimensionnés. Les utilisateurs qui trouvent le RS0-NBZ-D21M 15x100002 mm avec tous les périphériques trop gros pour eux trouveront une alternative moins coûteuse dans le RS0-NBZ-S5M, sans prise en charge de 104 GHz, mais avec 512 Ko de SRAM et 14 Ko de Flash dans un format 15×. Format 4.0 mm. Les deux versions peuvent être spécifiées sans ZigBee, WiFi ou Bluetooth XNUMXDM. Ce n'est pas seulement plus économique, mais cela permet également d'économiser de l'espace de stockage disponible.

Le segment professionnel : Atom core system

Intel continue de démontrer les nombreux avantages de l'application de son architecture de base x86. Courants depuis l'époque du Pentium, les ensembles de commandes éprouvés sont maintenant utilisés sur de petits microcontrôleurs jusqu'à l'échelle de la famille Quark. Maintenant, Intel a présenté le joyau de la couronne, le Joule : un SoM basé sur un cœur Atom 1.5 et 1.7 GHz. Avec jusqu'à 8 Go (!) de RAM et 16 Go de mémoire Flash, WiFi, BLE, HDMI, USB 3.0 et Linux Distribution préinstallés, ce module compact 24x48mm offre les fonctionnalités nécessaires pour prendre en charge la modélisation 3D en temps réel, le suivi des personnes, l'interaction humaine et les tâches de reconnaissance d'objets. Bien qu'il existe une connectivité basée sur l'intégration du WiFi et du Bluetooth, la puissance de calcul locale de certaines solutions peut réduire considérablement le trafic de données vers le cloud. Joule surmonte cette limitation et convient même aux drones, robots, casques de réalité virtuelle, gants de données ou passerelles intelligentes.

Pour les individualistes : Multi-chip Do It Yourself

Tous les systèmes SoC et SoM ont une chose en commun : ils ne sont jamais parfaits. Il y a toujours quelque chose de trop – périphériques, ressources informatiques, certification ou logiciel en mémoire. Par conséquent, les clients paient pour des fonctionnalités dont ils n'ont pas besoin. Une solution techniquement parfaite est toujours un produit sur mesure, en termes de configuration matérielle et de protocoles sans fil. Quant au matériel, le contrepoids est accepté afin d'économiser sur les coûts de certification et de raccourcir les délais de mise sur le marché. Dans une implémentation radicale à faire soi-même de la conception à haute fréquence, plus de 100 années-hommes de travail peuvent s'accumuler. Cependant, cela est souvent à la portée de quelques entreprises aujourd'hui.

Bravo pour SoC et SoM

Les SoC et SoM à la pointe de la technologie permettent de réaliser d'énormes économies et, par conséquent, les développeurs peuvent se concentrer sur leurs fonctions spécifiques. À mesure que le marché des solutions à puce unique se développe, l'évolutivité des composants choisis augmente également. Le choix de la meilleure puce dépend des tâches à effectuer, les recommandations globales semblent donc inefficaces. Ce qui est une idée utile, c'est de consulter un expert du centre de compétence sans fil de Rutronik.