MCU sem fios
robótica
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Ralf Hickl Gestor de vendas de produto Microcontroller RUTRONIK Elektronische Bauelemente GmbH Tel.: +351 252 312 336 · Fax: +351 252 312 338 rutronik_pt@rutronik.com · www.rutronik.com
informação técnico-comercial
Quem pretende adaptar um aparelho existente à tecnologia wireless, não vê nada de estranho em conetar um transceptor ao microcontrolador. Parece simples, mas não é. É necessário recalcular os níveis de risco, custos e qualidade. Os custos de desenvolvimento e logística aumentam e a segurança contra falhas de um aparelho decresce com frequência. Estes são motivos mais do que suficientes para optar por microcontroladores com transceptor integrado.
A tendência wireless e a crescente procura de transceptores já conseguiram a reação de muitos fabricantes de MCU que oferecem agora os seus chips com vários periféricos sem fio. Assim, a arquitetura de múltiplos fabricantes com núcleos de processadores ARM ajuda, por exemplo, a minimizar os riscos em caso de atrasos de fornecimento ou falhas da parte do fabricante de equipamento eletrónico. Deste modo, efetuando pequenos ajustes ao nível do software e hardware, os processadores podem ser substituídos com relativa facilidade, protegendo, assim, os investimentos nas ferramentas de desenvolvimento e na angariação de know-how. Graças a muitos detentores de licença ARM, os clientes têm agora muito por onde escolher. O STM32W baseia-se num núcleo ARM Cortex M3 de 32 bits e, graças à grande popularidade da gama STM32, é muito interessante. Este módulo contribui, por norma, para uma disponibilidade elevada e um suporte substancial em caso de dificuldades técnicas. O STM32W dispõe de um transceptor IEEE802. 15.4 de 2,4 GHz integrado, sendo, assim, apropriado para ZigBee, RF4CE, 6LoWPAN e outros protocolos de
rede com base na Norma IEEE802.15.4. A sensibilidade de receção é de 100 dBm e a potência de emissão pode chegar aos 7 dBm. Um microcontrolador com capacidade para funcionar sem fios oferece algumas vantagens, ao dispensar a utilização de um módulo sem fios externo, a lista de material é reduzida e, com isso, também a carga logística em termos de aprovisionamento, armazenamento e equipamento. A isto acresce o facto da integração do transceptor no microcontrolador se refletir positivamente no cálculo dos valores MTTF (tempo médio até à falha) e MTBF (tempo médio entre falhas) do produto final. Quem pretender aplicar o ZigBee num microcontrolador de 16 bit, encontra no Renesas M16C/6B uma alternativa de menores dimensões, se bem que também já com transceptor IEEE802.15.4 integrado. Para aplicações que funcionem com bateria, como por exemplo os nós de uma rede sem fios, o módulo RL78 Renesas é o mais adequado devido ao baixo consumo de energia e à ampla faixa de tensão de alimentação que oferece. Além disso, os microcontroladores desta série apresentam um reduzido consumo de energia no modo operacional (140 μA/MHz) perante uma elevada capacidade de processamento (40,6 DMIPS @ 32 MHz), um reduzido consumo de energia no modo de descanso, uma rápida entrada em funcionamento a partir do modo snooze, assim como uma ótima escalabilidade no que toca a tamanhos da caixa e à estrutura da memória. Graças à integração de
flash de dados, Window Watchdog, Real Time Clock, sensor térmico, oscilador com baixas tolerâncias e funções de segurança para o autodiagnóstico, a série RL78 permite designs de hardware compactos que ocupam pouco espaço. Para um balanço energético ainda mais aperfeiçoado contribuem pequenos microcontroladores de 8 bit, os quais, na sua maioria, não incluem mais do que alguns conversores A/D e interfaces. Dispensam a modulação de sinal DSSS de banda larga prevista na Norma IEEE802.15.4 e baseiam-se nas modulações ASK, FSK, GFSK e OOK que requerem pouca energia. Neste campo, a Nordic Semiconductor avança com o nRF24LE1 que utiliza a banda de 2,4 GHz de uso global. A tecnologia de transmissão ShockBurst™ e o protocolo aberto “Gazell” foram concebidos para consumos reduzidos de corrente, de modo a poderem ser alimentados sem problemas por uma pilha tipo botão CR2032. Com a gama PMA5110, a Infineon oferece um microcontrolador de 8 bit com transmissor integrado, que possibilita uma transmissão sem fios abaixo de 1 GHz em todas as bandas ISM. Os argumentos principais para a utilização em aplicações domésticas e ao ar livre envolvem um maior alcance e uma melhor penetração do material em comparação com a banda de 2,4 GHz. Os derivados distinguem-se dos respetivos concorrentes sobretudo graças à certificação para o setor automóvel, a uma gama de temperaturas alargada de -40° C a +125° C e a um recetor de 125 kHz integrado, como por exemplo para funções de despertador. O MD8710 da Infineon é consideravelmente mais potente. O ARM Cortex R4 oferece Bluetooth e Bluetooth LE como instalações sem fio integradas. Graças a uma vasta gama de interfaces, conversores de sinais e um Display Controller, o módulo Sytem-on-Chip funciona como um verdadeiro processador de comunicação e diagnóstico.