Le reti embedded wireless rappresentano uno dei settori a più rapida crescita, tanto da aver superato anche l'industria dei semiconduttori. La spinta propulsiva di tale crescita è da ricercare per lo più nella rapida diffusione della comunicazione wireless sotto forma di smartphone, dispositivi di monitoraggio sanitari e medicali portatili, così come nell'integrazione di MEM e sensori nei veicoli per garantire funzioni ergonomiche più sicure e intelligenti e una migliore gestione delle prestazioni del motore e dei dispositivi di infotainment in rete. In futuro, innovazione e crescita deriveranno dalle architetture e dalle reti intelligenti e, sempre di più, dalla cosiddetta "Internet delle cose". Nonostante l'impressionante e costante crescita attuale, il potenziale dei sistemi embedded wireless non è stato ancora pienamente sfruttato, a causa di alcuni problemi di progettazione fondamentali ancora irrisolti, ovvero la durata limitata delle batterie, i mutevoli requisiti di memoria, la sicurezza e l'affidabilità della tecnologia wireless. Il recente cambiamento rivoluzionario nella tecnologia delle memorie, culminato nel lancio della FRAM embedded, la memoria ad accesso causale ferroelettrica (ferroelectric random access memory), offre agli sviluppatori l'alternativa migliore per risolvere i limiti di progettazione sopra menzionati. Il mercato dei sensori wireless impiega elaborazioni di tipo distribuito piuttosto che centralizzato, un'evoluzione tecnologica fondamentale per la riduzione del consumo di potenza. Questo articolo analizza le sfide di progettazione e le caratteristiche uniche offerte dalla FRAM quale memoria alternativa per le applicazioni wireless.
In cosa consiste la FRAM?
La memoria FRAM, al pari della DRAM, consente l'accesso casuale a ogni singolo bit, sia in lettura che in scrittura. La FRAM offre vantaggi considerevoli rispetto ad altri dispositivi di memoria autonomi. A differenza della memoria EEPROM o Flash, la FRAM non richiede charge pump, sequenze speciali di scrittura dei dati o tensioni più elevate per scopi di programmazione. La FRAM è un tipo di memoria non volatile, pertanto conserva i dati quando viene scollegata l'alimentazione, offrendo una maggiore flessibilità. Tutto ciò contribuisce a ridurre di 250 volte il consumo di potenza per singolo bit, rispetto a una memoria Flash qualsiasi, senza pericolo di esaurimento. Nonostante la memoria FRAM autonoma sia da tempo disponibile sul mercato, il suo utilizzo è genericamente limitato ai dispositivi di memorizzazione. Grazie alla recente integrazione della FRAM nei microcontrollori, questa tecnologia di memoria ha fatto il suo ingresso nelle applicazioni di prossima generazione. Grazie all'integrazione nei microcontrollori, è possibile sfruttare appieno le caratteristiche uniche offerte dalla FRAM: memoria universale, accesso a bassa potenza, flessibilità, durata e affidabilità elevate, che potenziano aspetti chiave fino ad ora assenti nelle applicazioni embedded wireless.
I vantaggi della FRAM embedded
· Lettura/scrittura a bassissima potenza con migliori prestazioni
· True Unified Memory - configurabile come Flash o RAM
· Velocità di lettura/scrittura migliore del settore
· Capacità di scrittura praticamente illimitata -1.015 cicli
· Costruzione interna robusta e resistente alle radiazioni
Libertà di progettazione
La comunicazione wireless è caratterizzata da una notevole libertà di progettazione in termini di parametri radio quali frequenza, larghezza di banda e potenza di uscita, o di caratteristiche di rete quali topologia e attività, definizione dei pacchetti e numerosi altri requisiti specifici dei protocolli. Poiché la progettazione avviene in base alle specifiche esigenze delle diverse applicazioni wireless, simili variabili diversificano drasticamente i requisiti, specialmente quando si tratta della memoria per software wireless. Anche per i protocolli standardizzati e regolamentati dalle autorità locali, ad esempio Wi-Fi, Bluetooth o tecnologia NCF (near-field communication), le attuali implementazioni per un medesimo protocollo possono variare enormemente in termini di requisiti di memoria, a seconda delle funzionalità o della piattaforma del microcontrollore scelta. Fare uso di una memoria flash tradizionale significa limitare il lavoro degli sviluppatori a poche configurazioni di dispositivi e memoria. Inoltre, anche la scelta del microcontrollore è limitata, a causa dei requisiti dei dati. Un simile approccio non è in grado di fronteggiare cambi di codici rilevanti e finisce con l'essere un ostacolo. Una FRAM funziona sia come unità di memorizzazione sia come RAM per i requisiti dei dati, offrendo una maggiore flessibilità e una gestione più facile delle modifiche per adattarsi ai fabbisogni delle applicazioni. In questo modo, basta semplicemente modificare i parametri invece di selezionare dispositivi diversi in base al progetto, con una conseguente semplificazione della gestione dell'archivio. Inoltre, è possibile utilizzare la stessa piattaforma del microcontrollore per diversi tipi di protocolli wireless. Ciò comporta interessanti sviluppi, soprattutto se si pensa alle reti intelligenti e alle relative apparecchiature che presto potranno interagire tra loro all'interno di architetture intelligenti.
Conclusione
Per anni, la tecnologia delle memorie universali è stata largamente anticipata nell'industria dei semiconduttori, ma finalmente è stata integrata su un microcontrollore nei prodotti FRAM. Questi microcontrollori offrono i vantaggi di un minor consumo di potenza del sistema, flessibilità e resistenza maggiori e un aumento della sicurezza intrinseca. Tutte queste caratteristiche risulteranno estremamente utili per i progettisti delle reti di sistemi wireless e, infine, contribuiranno ad accelerare lo sviluppo di aggiornamenti wireless e l'integrazione di sensori multipli.
Autori: Bee Thakore, Responsabile Marketing tecnico-Europa, Farnell element14 Jacob Borgeson, Responsabile Marketing di prodotto FRAM, Texas Instruments
