Couverture ElectroniqueS n°127

L'édition 2017 du principal salon international dédié à l'électronique embarquée a été le lieu de nombreuses annonces dans le domaine des microcontrôleurs 8, 16 et surtout 32 bits, où la mainmise des architectures Cortex se renforce petit à petit. EMBEDDED WORLD 2017 BAT DES RECORDS > Pour sa 15 e édition, le grand rendez-vous international de l'électronique embarquée Embedded World a pour la première fois passé la barre des 1000 exposants, obligeant les organisateurs à utiliser un sixième hall du Messe Nürnberg. > Pour rappel, l'édition 2016 avait rassemblé 939 exposants et un peu plus de 30000 visiteurs. > En plus de la partie salon proprement dite, Embedded World 2017 a été le lieu de deux panels de discussion (sur la protection des données et la vision embarquée) et d'un cycle de conférences consacré aux connexions sécurisées, en plus de la conférence Electronic Displays qui se tient traditionnellement en parallèle d'Embedded World. N uremberg – Les années passent et le succès de la manifestation Embedded World de Nuremberg ne se dément pas. L'édition 2017 a rassemblé l'essentiel des acteurs de l'embarqué et notamment tous les principaux fabricants de microcontrôleurs. Cypress Semiconductor a ainsi profité du salon Embedded World pour lancer sa sixième génération de microcontrôleurs 32 bits à blocs analogiques et numériques personnalisables PSoC. Les PSoC 6 ont été conçus pour répondre aux attentes des objets connectés, avec une attention particulière portée à la consommation d'énergie. « En adoptant une technologie de production Cmos Sonos 40nm d'UMC, ces microcontrôleurs atteignent un rendement énergétique bien supérieur à celui des modèles concurrents qui sont généralement fabriqués en 65 nm », avance Jim Davis, responsable marketing pour ces produits chez Cypress. PUNYA PRAKASH, responsable de la gamme SimpleLink chez Texas Instruments “ Nous sommes actuellement les seuls dans l'industrie à proposer des microcontrôleurs RF qui soient Wi-Fi Certified. Les PSoC de Cypress passent à deux cœurs Autre innovation : la majeure partie des PSoC 6 embarque deux cœurs Risc 32 bits, un Cortex-M0+ cadencé jusqu'à 100 MHz pour le traitement temps réel et la gestion des interfaces et un Cortex-M4 montant jusqu'à 150 MHz lorsque l'application a besoin de davantage de puissance de calcul –l'ensemble délivre une puissance crête de 257 DMips. Sous 1,1V et à pleine cadence, les cœurs Cortex-M4 et M0+ consomment respectivement 6mA et 2,5mA, des chiffres qui descendent à 4,5 µA en mode veille (avec temps de réveil complet de 100µs) et à 600 ou 300 nA en mode hibernation avec ou sans maintien de l'horloge temps réel (réveil en 500 µs). Selon les modèles, les PSoC embarquent par ailleurs un accélérateur cryptographique (ECC, AES, SHA), jusqu'à 1Mo de mémoire flash et 288Ko de Ram, une interface capacitive CapSense, un frontal radio Bluetooth Low Energy compatible 5.0 et un maximum de 78 entrées/sorties, sans oublier les fonctions analo-giques et numériques personnalisables qui font leur spécificité. Leur production en volume est prévue d'ici la fin de l'année 2017, avec des prix s'étalant entre 2 dollars et 7 dollars à travers le catalogue. Ce dernier ira des PSoC 60 et 61, avec lesquels l'utilisateur n'a accès qu'à un seul cœur Cortex-M4, aux modèles à deux cœurs PSoC 62, 63 et 65 destinés respectivement aux hautes performances, à la connectivité et au contrôle moteur. Renesas poursuit sa transition vers les cœurs Cortex Renesas Electronics a multiplié les annonces à Nuremberg. Le japonais a notamment lancé la famille RZ/N de processeurs embarqués dédiés àlacommu-nication réseau en milieu industriel. La partie communication est basée sur le moteur R-IN de Renesas, lequel associe un cœur Risc Cortex-M3 à 125 MHz, un accélérateur gérant le système d'exploitation temps réel et un moteur Ethernet, le tout étant couplé à un commutateur Ethernet à cinq ports doté de fonctions de gestion réseau avancées. Pour l'application, les RZ/N1S et RZ/ N1D embarquent respectivement un et deux cœurs CortexA7 tournant à 500 MHz, tandis que les RZ/N1L en sont dépourvus. Des interfaces DDR2/3 16 bits, jusqu'à 6 Mo de Sram ECC, des protocoles de redondance PRP/HSR ou encore un moteur de cryptage de données sont également de la partie en fonction des modèles. Les premiers échantillons sont d'ores et déjà disponibles. Par ailleurs, Renesas poursuit son œuvre d'évangélisation autour de sa plateforme Synergy dont dépend une partie de son avenir dans l'industrie des microcontrôleurs. Le fabricant a ainsi lancé la dernière version (1.2.0) de son Synergy Software Package qui renforce encore la qualité de son offre logicielle au moyen de tests renforcés et documentés. Un Framework Wi-Fi et les pilotes ad hoc ont également été ajoutés à l'environnement pour simplifier la connexion des microcontrôleurs Synergy aux circuits et modules Wi-Fi du marché. Côté circuits justement, Renesas inaugure la famille Synergy S5 avec les S5D9, dotés d'un cœur CortexM4 à 120 MHz, d'un maximum de 2 Mo de mémoire flash et 640 Ko de Sram, d'un contrôleur LCD, d'un bloc d'acquisition analogique et d'interfaces Ethernet et USB, ainsi que de fonctions matérielles de cryptage et de sécurisation des données. NXP a fait feu de tout bois à Nuremberg avec plusieurs annonces importantes pour le néerlandais, à la tête d'un très large catalogue de microcontrôleurs et de processeurs embarqués depuis le rachat de Freescale. NXP a lancé une nouvelle famille Kinetis de microcontrôleurs à cœur Cortex-M4, les K27/K28, destinés aux applications portables à écran. Cadencés jusqu'à 150MHz, ces circuits se distinguent par leur très large capacité mémoire (1 Mo de Sram, 2 Mo de flash) permettant de faire tourner de gourmandes applications graphiques. Les K27/K28 bénéficient en outre d'un double contrôleur USB et d'interfaces mémoires offrant la possibilité d'ajouter du stockage externe. Ils seront disponibles au mois d'avril 2017. Pour la première fois, le salon Embedded World a passé la barre des 1000 exposants, l'obligeant à étendre sa surface d'exposition. Pluie d'annonces chez NXP Toujours issus de l'héritage Freescale, les S32K1 échantillonnés par NXP visent, eux, le marché automobile. Déjà utilisée par dix des quinze premiers fabricants automobiles mondiaux, la famille S32K s'enrichit ici de modèles à cœur Cortex-M0+ (48 MHz) ou Cortex-M4F (112 MHz) embarquant de 128 Ko à 2 Mo de mémoire flash, 16 Ko à 256 Ko de Sram, un à trois ports CAN FD, un moteur de cryptage de données et le support ASIL-B. « Cette gamme marque un point d'inflexion dans notre stratégie : nous passons d'un catalogue à multiples architectures propriétaires à une offre de microcontrôleurs automobiles basés uniquement sur des cœurs Cortex », explique Manuel Alves, responsable de ces produits au sein de la division Processeurs et microcontrôleurs automobiles de NXP. Surtout, ils se démarquent par leur environnement logiciel. Pour les applications où le recours à Autosar n'est pas obligatoire, NXP fournit un kit de développement logiciel (SDK) gratuit et pré-qualifié pour l'automobile, incluant un système d'exploitation FreeRTROS, des pilotes MISRA et Spice niveau 3 pour les périphériques de faible complexité, le middleware nécessaire pour les interfaces plus complexes (LIN, NFC, capteurs tactiles, etc.), les pilotes pour simplifier la connexion à d'autres circuits intégrés NXP ainsi que le code source documenté et des exemples d'utilisation pour toutes ces briques de base logicielles. Ce SDK est pré-installé dans l'environnement de développement (lui aussi gratuit) S32 Design Studio, basé sur Eclipse. Et, pour les applications Autosar, NXP a complété son offre de pilotes et ajouté un kit de démarrage S32K. Des processeurs embarqués fabriqués en FD-SOI NXP Semiconductors a aussi profité du salon Embedded World 2017 pour présenter les i.MX 7ULP, une gamme de processeurs embarqués fabriqués dans la technologie FD-SOI 28nm développée notamment par STMicroelectronics et produite, ici, par l'activité fonderie de Samsung Electronics. Ce process baptisé 28FDS a aidé à abaisser la consommation en veille à moins de 15µW, 17 fois moins que pour les précédents i.MX7 selon NXP, tandis que la consommation dynamique a, elle, été divisée par deux. Les i.MX 7ULP comprennent un cœur Cortex-A7 pour la partie applicative et un Cortex-M4 pour la gestion temps réel, des fonctions de cryptage de données, des convertisseurs A/N et N/A 12 bits et des interfaces USB 2.0 et mémoires (LPDDR2/3 16/32 bits, MMC5.0/SDIO, QSPI, FlexBUS). Les i.MX 7ULP se distinguent également par l'intégration de deux accélérateurs physiques distincts pour gérer la 2D et la 3D, en l'occurrence les moteurs GC320 et GC7000 de Vivante. Ces circuits sont actuellement en cours d'échantillonnage auprès de clients qualifiés. Pour sa part, Microchip a présenté à Nuremberg une exten-sion de sa famille de microcon-trôleurs 8 bits tinyAVR. Les ATtiny1617 reprennent les blocs périphériques autonomes dits CIP (core independant peripherals) déjà vus sur d'autres modèles, en étendant la mémoire embarquée à 16Ko de flash, 256 octets d'Eeprom et 2 Ko de Ram. Un bloc de contrôle spécifique simplifie la mise en œuvre d'interfaces tactiles capacitives. Parmi les autres fonctions embarquées figurent un convertisseur analogique-numérique 10 bits 12 canaux délivrant jusqu'à 115 kéch./s à références de tension internes, des blocs logiques configurables (tables LUT à trois entrées permettant d'éliminer le besoin de glue logic externe), un oscillateur 20MHz et des interfaces Usart, I²C et SPI. Les ATtiny1614, 1616 et 1617 sont vendus entre 0,52$ et 0,68$ pièce par quantités de 10000. Ces microcontrôleurs ont été optimisés pour jongler entre différents protocoles de communication RD. De nombreux microcontrôleurs à frontal RF intégré Texas Instruments exposait à Nuremberg sa plateforme unifiée de microcontrôleurs à frontal RF baptisée SimpleLink. Cette gamme reprend les familles de microcontrôleurs à cœur Cortex CC1310 (frontal fonctionnant sous la barre du gigahertz), CC2640R2F et CC2640R2F-Q1 (Bluetooth Low Energy), CC1350 (double bande Bluetooth et sub-1 GHz) et CC3220/CC3120 (Wi-Fi), ainsi que les microcontrôleurs hôtes MSP432. Tous ces circuits s'inscrivent désormais dans un environnement de conception unique. Le SDK SimpleLink comprend des pilotes sous forme d'API standardisées portables dans la plupart des systèmes d'exploitation du marché, une chaîne d'outils unifiée (kits de développement LaunchPad, outils cloud incluant une version en ligne de Code Composer Studio, documentation et formation réunies dans la SimpleLink Academy, etc.) et des piles de protocoles intégrées pour les standards Bluetooth, Wi-Fi, ISM, RS485 et, bientôt, Zigbee, Thread et Ethernet. « En unifiant leur environnement de conception, nous permettons aux utilisateurs de nos microcontrôleurs SimpleLink de faire migrer leurs applications d'un circuit à l'autre, i.e. d'un protocole RF à l'autre, de manière quasi-transparente », explique Punya Prakash, responsable de cette ligne de circuits chez Texas Instruments. Toujours au rayon des microcontrôleurs à frontal RF, Silicon Labs a étendu lors d'Embedded World 2017 sa gamme Wireless Gecko en présentant les EFR32xG12. Ces microcontrôleurs Cortex-M4 bénéficient de plusieurs améliorations, tenant principalement à leur capacité à commuter entre différents protocoles radiofréquences. « Beaucoup de nos clients passent de protocoles proprié-taires à des liaisons Bluetooth, Zigbee et/ou Thread et testent les différents cas de figure permettant de passer de l'un à l'autre », précise Skip Ashton, vice-président chargé de l'ingénierie et du logiciel chez Silicon Labs. La liaison Bluetooth peut par exemple n'être utilisée que très ponctuellement, lorsque l'utilisateur interagit avec l'appareil pour le mettre à jour. Selon les applications, les différents protocoles de communication peuvent être simultanés (avec alors plusieurs frontaux RF fonctionnant en parallèle), ou alternés de manière programmée (pour permettre une initialisation par l'utilisateur, par exemple), commutée (l'application changeant de protocole via un rebootage, ce qui implique des délais en secondes) ou dynamique (l'application est « découpée » temporellement pour commuter d'un protocole à l'autre). Ces approches multiprotocoles alternées sont prises en charge par les Wireless Gecko G12, qui disposent à la fois d'un étage radio Sub-1GHz et d'un frontal 2,4 GHz gérant les protocoles Thread, Zigbee et Bluetooth 5 avec une gestion de couche physique PHY jusqu'à 2Mbit/s. Pour pouvoir manipuler tous ces protocoles gourmands en ressources et aussi ouvrir la possibilité d'une mise à jour dynamique de ces microcontrôleurs, Silicon Labs a dû augmenter leur capacité mémoire: celle-ci culmine désormais à 1Mo de flash et 256Ko de Ram. D'autres améliorations ont été apportées à la consommation (réduction de 40 % en mode veille), aux blocs périphériques (davantage de temporisateurs, d'interfaces USART et I²C…) et à la sensibilité en réception (+3dB). Disponibles en volume, les EFR32xG12 sont commercialisés à partir de moins de 3$ pièce en grandes quantités. À noter que Silicon Labs a également augmenté dans la même proportion la quantité de mémoire embarquée dans ses microcontrôleurs Gecko Jade et Pearl, des modèles basés respectivement sur des cœurs Cortex-M3 et M4 et pourvus de fonctions cryptographiques avancées. Des microcontrôleurs qui génèrent des fichiers PDF Analog Devices, qui est un acteur relativement récent sur le marché des microcontrôleurs à cœur Cortex, a étoffé son catalogue à l'occasion d'Embedded World en échantillonnant l'ADuCM4050, un microcontrôleur Cortex-M4F à 52 MHz à faible consommation (typiquement 40µA/MHz en mode actif et 680nA en veille) qui profite d'une mémoire étendue avec ses 128Ko de Sram et 512Ko de flash. L'américain a également amélioré la sécurisation des données en ajoutant un moteur de cryptage AES 128/256 et SHA 256. L'ADuCM4050 est enfin doté d'un convertisseur analogique-numérique 12 bits 1,8 Méch./s à approximations successives et de l'interface propriétaire SensorStrobe qui simplifie la connexion, en analogique ou en numérique, à des capteurs externes. Ce circuit sera disponible en volume d'ici la fin de l'année et vendu 4,29$ pièce par quantité de 1000. Avec ses ML630Q464/466, Rohm, par l'intermédiaire de sa filiale Lapis Semiconductor, vise spécifiquement les enregistreurs de données utilisés par exemple en logistique pour collecter et traiter les informations relatives à l'environnement des produits à stocker et acheminer. Ces microcontrôleurs à cœur Cortex-M0+ se distinguent par l'intégration de nombreuses fonctionnalités : pilote d'écran LCD, convertisseur analogique-numérique, horloges, interface USB, etc. Le convertisseur A/N permet de mesurer la température à ± 0,5 °C près à l'aide d'un simple thermistor et d'un couple condensateur/résistance, ce qui réduit l'encombrement sur la carte par rapport aux solutions requérant un capteur de température et un circuit de protection externes. Un programme exécuté par le cœur Cortex-M0+ permet de générer des documents PDF, protégés par le moteur de cryptage AES interne. Avec une consommation en veille limitée à 0,8 µA, les ML630Q464/466 peuvent fonctionner plus d'un an à partir d'une seule pile bouton CR2032 dans une application typique selon Rohm. Ces microcontrôleurs à cœur Cortex-M0+ de Rohm sont capables d'afficher sur un écran LCD des pages PDF cryptées comprenant les informations environnementales nécessaires au suivi logistique des marchandises qui les embarquent. Enfin, on citera STMicroelectro-nics qui vient d'enrichir son catalogue de microcontrôleurs 32 bits avec les STM32L4, une gamme de contrôleurs à cœur 32 bits Cortex-M4F orientés vers les applications à très faible consommation. La mémoire embarquée dans ces circuits a été portée jusqu'à 320 Ko pour la Ram et 1Mo pour la flash. Ils intègrent en outre l'accélérateur graphique maison Chrom-ART, une interface CAN supplémentaire et un port USB OTG. Le STM32L4A6 comprend en plus un module de cryptage de données compatible avec les algorithmes SHA-256 et AES-128/192/256. Ces STM32L4 atteignent un score de 273 au banc d'essai CoreMark d'EEMBC, et de 217 à l'ULPBench. Leur consommation en mode actif ne dépasse pas 37 µA/MHz. Pour obtenir cette faible consommation, ils disposent de nouveaux modes d'économie d'énergie, avec ou sans rétention mémoire, et offrent la possibilité d'être alimentés depuis un convertisseur DC/DC externe. Le STM32L496RET6 (512 Ko de flash, 320 Ko de Sram, boîtier LQFP64) est vendu 4,63$ pièce par quantités de 10000.

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