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ELETTRONICA
approfondimenti
Automazione e Strumentazione
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Novembre/Dicembre 2014
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a produrre una enorme quantità di dati ricchi di
informazioni inedite, che precedentemente erano
impossibili da raccogliere
. Informazioni che
potranno dimostrarsi di notevole importanza, in
termini di valore, per chi avrà la tecnologia e le
risorse necessarie per estrarle ed utilizzarle, cre-
ando
applicazioni innovative
.
Il messaggio di Freescale è che
la tecnologia è
attualmente disponibile
e consente di collegare
i dispositivi distribuiti, i nodi finali o edge node,
con l’estremo opposto della filiera, il cloud dotato
della memoria e della capacità di calcolo necessa-
rie ad estrarre le informazioni.
Gli edge node comprendono sensori, dispositivi
e macchine che incorporano capacità crescenti e
che possono permettere di creare applicazioni del
tutto nuove. Si tratta di applicazioni pervasive che
andranno dai servizi, come per esempio il
con-
trollo del traffico
e la
gestione dei trasporti
,
passando per il settore primario, con applicazioni
nell’
agricoltura
e nell’
allevamento
(gestione
evoluta della filiera), arrivando a giocare un ruolo
di assoluto primo piano per il
controllo delle fab-
briche di quarta generazione
, tanto che molti
parlano già di una possibile nuova rivoluzione
industriale.
Sul nodo finale costituito dal dispositivo sul
campo, c’è sempre più spesso
il microcontrol-
lore
. È senza dubbio questo componente uno
degli organismi principali che costituiscono la
base di questo
nuovo ecosistema
che sta già cre-
scendo e che è capace di produrre una quantità
di dati che forniranno il nutrimento di sistemi
nuovi e più complessi, che produrranno funzioni
e servizi attualmente difficili da immaginare. È
prevedibile che, per le imprese che riusciranno
a capire o creare i nuovi bisogni, come è acca-
duto per esempio per i produttori di smartphone
e tablet, si dischiuderà una prospettiva nuova in
aree industriali che probabilmente oggi nemmeno
esistono.
Tecnologia presente e futura
La proposta di microcontrollori Freescale è basata
sull’
architettura Arm
, che risponde alla richie-
sta di una sempre maggiore capacità di calcolo sui
nodi finali, tipica dello scenario della IOT. Una
capacità che è garantita dal set di istruzioni di tipo
Risc delle architetture Arm; un set più semplice e
capace di fare un uso particolarmente efficiente
della logica integrata sul circuito, riducendo il
numero di transistor necessari per istruzione, con
vantaggi in termini di compattezza e di consumo
elettrico. Ma i microcontrollori possono incorpo-
rare anche funzioni completamente nuove e utili
a garantire la connessione diffusa come quelle di
comunicazione in radiofrequenza
.
Per questo Freecale propone dei microcontrollori
che imbarcano evolute capacità di sintesi e deco-
difica dei segnali radio, come il caso della fami-
glia
Kinetis KW2x
che è composta da disposi-
tivi che incorporano al loro interno queste capa-
cità. Infatti, oltre a un core di elaborazione Arm
Cortex-M4, questi microcontrollori integrano un
ricetrasmettitore capace di operare a
2,4 GHz
e
una soluzione a bassa potenza
IEEE 802.15.4 in
grado di gestire comunicazioni wireless sicure
e affidabili
.
La capacità di operare in radiofrequenza integrata
a livello di microcontrollore significa che, per
esempio, le reti mash potranno superare ancora
più facilmente il livello della macchina arrivando
a quello del singolo dispositivo, rendendo pos-
sibili delle reti diffuse e a bassa potenza con i
diversi componenti che contribuiranno a fornire
ridondanza e robustezza alla rete.
Nell’incremento della capacità di calcolo, che ha
già raggiunto livelli nell’ordine dei miliardi di
istruzioni al secondo nella generazione attuale,
per Freescale sarà fondamentale l’introduzione
dei prossimi Arm Cortex-M7, che avranno piene
capacità come microcontrollori embedded, ma
che costituiranno anche il ponte di collegamento
che permetterà di passare da un dispositivo pura-
mente embedded, cioè dal microcontrollore per
applicazioni integrate e fortemente specifiche,
a un ‘application processor’, ovvero un circuito
integrato con una potenza di calcolo così esube-
rante da poter supportare qualsiasi tipo di appli-
cazione.
Quindi, oltre alle capacità tipiche del microcon-
trollore, che integra a bordo le funzioni necessarie
a gestire interfacce, periferiche e I\O, i prossimi
dispositivi avranno anche capacità di calcolo tipi-
che dei processori. I dispositivi basati su Cortex-
M7 Saranno dei componenti integrati con molta
memoria flash a bordo, in grado di rivaleggiare
con i processori che hanno una grande memoria
esterna e saranno capaci di arrivare a 400 MHz,
in termini di cicli di clock.
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Le funzioni necessarie a
trasmettere in radiofrequenza
sono già integrate in alcuni dei
microcontrollori di Freescale