Nuove MCU wireless a bassissima dissipazione

Per rispondere alla crescente richiesta di una maggiore efficienza energetica nel settore dei contatori e dell'automazione domestica Silicon Laboratories, Inc. (NASDAQ: SLAB), azienda specializzata nella realizzazione di circuiti integrati a segnali misti ad alte prestazioni con una forte componente analogica, ha annunciato la famiglia di microcontrollori (MCU) wireless a più basso consumo al momento disponibile sul mercato.

La nuova serie di MCU Si10xx è in grado di soddisfare le esigenze, in termini di consumi e di prestazioni in radiofrequenza, di sistemi per "home automation" alimentati a batteria, contatori "intelligenti", dispositivi per il monitoraggio dei consumi domestici e sistemi di sicurezza.

La richiesta di tecnologie sempre più avanzate dal punto di vista energetico è in costante aumento nel momento in cui le iniziative promulgate dai vari governi impongono aggiornamenti alle reti di distribuzione e l'aggiunta di un certo livello di "intelligenza" ai contatori di luce, gas e calore.  Anche il mercato per i prodotti domestici "smart", come ad esempio sistemi per il controllo dell'illuminazione e degli HVAC (riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria), apparati per il monitoraggio dei consumi e sistemi di sicurezza è in continua crescita, in parte dovuta al desiderio di risparmiare energia e alla diffusione di servizi di automazione domestica e di tecnologie wireless basate su standard.

Al giorno d'oggi le applicazioni nel campo delle reti di distribuzione e della casa "intelligenti" (smart home/smart grid) prevedono l'abbinamento di tecnologie di connessione sia cablate sia wireless e il controllo integrato con progetti efficienti dal punto di vista dei consumi al fine di ottimizzare la durata delle batterie. La serie di MCU wireless a bassissimi consumi risulta particolarmente adatta per questi sistemi alimentati a batteria con collegamenti RF, così come in numerose altre applicazioni wireless embedded che richiedono l'ottimizzazione dei consumi.

Queste MCU integrano un core 8051 a 25 MHz, il transceiver RF operante a frequenze inferiori al GHz EZRadioPRO, fino a 64 kb di flash e un convertitore A/D con risoluzione massima di 12 bit in un package di dimensioni pari a soli 5 x 7 mm. I componenti la serie Si10xx sono le MCU wireless su chip singolo più efficienti dal punto di vista energetico al momento presenti sul mercato in quando assicurano i consumi di corrente più ridotti nelle tradizionali modalità operative. Nella modalità attiva il consumo è di 160 ?A per MHz, mentre in modalità sleep questo scende a 615 nA (con un RTC attivo operante a 32,768 kHz) e a 315 nA (con un RTC attivo e un oscillatore a bassa frequenza - LFO). In modalità deep-sleep, infine, il consumo è di soli 25 nA con completa ritenzione dei dati nella RAM.

L'architettura a bassissima dissipazione e i brevissimi tempi di wake-up (2 ?s) permettono di aumentare in maniera considerevole la durata delle batterie nelle applicazioni che utilizzano batterie al litio e alcaline. L'architettura di questi microcontrollori prevede anche un convertitore c.c./c.c. di tipo boost destinato ad alimentare carichi di elevato valore con livelli di efficienza particolarmente spinti. Questo convertitore fornisce la potenza richiesta nei periodi di trasmissione e ricezione RF con un'efficienza che arriva al 90%. Gli sviluppatori possono progettare sistemi wireless embedded in grado di assicurare una durata delle batterie superiori del 25% rispetto a soluzioni alternative senza nessuna penalizzazione in termini di prestazioni radio o della CPU. In alcune configurazioni di sistema, un dispositivo della linea Si10xx può arrivare ad assicurare una durata della batteria superiore del 50%.

Queste nuove MCU wireless di Silicon Labs si distinguono anche per le elevate prestazioni RF in quanto assicurano la massima sensibilità e potenza di uscita a fronte di bassissimi consumi nel passaggio alla fase di risveglio. L'amplificatore di potenza (PA) e l'amplificatore a basso rumore (LNA) integrati consentono di ottenere un link budget (bilancio di potenza) maggiore di 140 dB senza richiedere la presenza di elementi esterni attivi. Tutto ciò comporta un ampliamento del range, un aumento dell'ampiezza di banda e una diminuzione dei consumi complessivi.

"La famiglia di MCU Si10xx, grazie all'elevata efficienza energetica dei suoi componenti - ha commentato Mark Thompson, vice president e general manager della linea embedded mixed signal di Silicon Labs - semplifica la progettazione di prodotti alimentati a batteria destinati ai mercati dei contatori e delle apparecchiature domestiche intelligenti. Grazie all'integrazione del transceiver EZRadioPRO, queste MCU wireless assicurano prestazioni RF particolarmente spinte in termini di sensibilità e di potenza di uscita".

Un supporto completo per lo sviluppo

Per semplificare lo sviluppo di contatori e prodotti per l'automazione domestica più "intelligenti" basati sulle MCU wireless Si10xx, Silicon Labs mette a disposizione una vasta gamma di tool hardware e software per il progetto di sistemi e le MCU, l'ottimizzazione e il progetto della parte RF e il progetto del software di rete. Tra i principali tool si possono annoverare i seguenti:

· Kit di sviluppo Si1000-DK e Si1010-DK

· Piattaforma di sviluppo SDBC-DK-3 per i prodotti wireless EZRadioPRO · Suite di sviluppo wireless (WDS - Wireless Development Suite), un insieme completo che semplifica lo sviluppo di applicazioni wireless affidabili e a basso costo senza richiedere nessuna esperienza nel campo della progettazione RF · Modulo MAC (Media Access Control) EZMACPRO ("network in a box") · Stack compatibile con M-Bus wireless (basato su EN:13757-) uno standard per il networking dei contatori molto diffuso in Europa.