How sensor fusion is driving vehicle autonomy forward
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As these systems extend to critical and time-sensitive applications – such as emergency braking, automatic parking, front-collision warning and avoidance, and blind spot detection – design engineers will need to fuse these different information sources into a single picture to deliver reliable real-time decisions.

“For automatic parking, you need to combine data from cameras, radar and sometimes ultrasound to give the vehicle an accurate sense of what’s going on around you,” said Curt Moore, general manager for Jacinto™ processors at our company. “None of these sensors would be accurate enough on their own, but by combining them, you can get a much more accurate picture of the space around you. This allows you to park in much tighter spaces without the risk of causing damage.”

The proliferation of automotive sensors

Advanced safety systems are no longer reserved only for high-end automobiles. Nearly 93% of vehicles produced in the U.S. come with at least one ADAS feature – and automatic emergency braking is set to become standard across 99% of new cars in the United States by September.1

The shift is a result of the decreasing cost and size of sensors, such as TI mmWave radar sensors which integrate an entire radar system into a chip the size of a coin.

“Ten years ago, radar was predominantly used in military applications because of size, cost and complexity,” Miro said. “But today, radar is on the verge of becoming a standard component in the car.”

While the proliferation of affordable sensors opens up new applications, it also creates new challenges for ADAS engineers who need to design systems that bring together all the data streams and process them efficiently, while meeting tight affordability and power constraints.

A communication challenge

In a single-sensor ADAS system, pre-processing data for object detection takes place close to the sensor in order to use that information immediately. But sensor fusion requires that raw, high-resolution data be instantly transmitted to a central unit for processing to form a single, accurate model of the environment that will help the vehicle avoid a collision.

“With all the data coming in from these sensor nodes, the challenge is making sure all of it is synchronized so the vehicle can understand what’s happening around you and make critical decisions,” said Heather Babcock, general manager for FPD-Link™ products at our company. “In order to transmit synchronized data in real time, it’s important to have high-bandwidth, uncompressed transmission capability because compressing data introduces latencies.”

Our FPD-Link communications protocol, which was initially created for transmitting digital video streams from graphics processors to digital displays, is designed for transmitting large amounts of uncompressed data over several meters with simple, easily routable cables.

As ADAS technology extends to critical, time-sensitive applications – such as emergency braking, front-collision warning and avoidance, and blind-spot detection – combining data from multiple sensors enables reliable, real-time decisions for safer autonomous driving.

From reading road signs to keeping you inside lane markers, artificial-intelligence-assisted cameras are already making our vehicles smarter and safer. But what happens when the fog rolls in and your camera’s vision is as compromised as yours?

“A camera might be great for object recognition, but it’s not so good in bad weather or at night,” said Miro Adzan, general manager of advanced driver assistance systems (ADAS) at our company. “However, radar will continue to work in rain, snow or mist. Driver assistance systems need to incorporate a range of different sensors so the vehicle can take full advantage of the benefits of these different technologies.”

Using the strengths of different types of sensors is not just a matter of switching between them for different conditions or applications. Even in clear weather, a camera will be stronger for object details, but radar will measure an object’s distance more accurately.

As these systems extend to critical and time-sensitive applications – such as emergency braking, automatic parking, front-collision warning and avoidance, and blind spot detection – design engineers will need to fuse these different information sources into a single picture to deliver reliable real-time decisions.

“For automatic parking, you need to combine data from cameras, radar and sometimes ultrasound to give the vehicle an accurate sense of what’s going on around you,” said Curt Moore, general manager for Jacinto™ processors at our company. “None of these sensors would be accurate enough on their own, but by combining them, you can get a much more accurate picture of the space around you. This allows you to park in much tighter spaces without the risk of causing damage.”

The proliferation of automotive sensors

Advanced safety systems are no longer reserved only for high-end automobiles. Nearly 93% of vehicles produced in the U.S. come with at least one ADAS feature – and automatic emergency braking is set to become standard across 99% of new cars in the United States by September.1

The shift is a result of the decreasing cost and size of sensors, such as TI mmWave radar sensors which integrate an entire radar system into a chip the size of a coin.

“Ten years ago, radar was predominantly used in military applications because of size, cost and complexity,” Miro said. “But today, radar is on the verge of becoming a standard component in the car.”

While the proliferation of affordable sensors opens up new applications, it also creates new challenges for ADAS engineers who need to design systems that bring together all the data streams and process them efficiently, while meeting tight affordability and power constraints.

A communication challenge

In a single-sensor ADAS system, pre-processing data for object detection takes place close to the sensor in order to use that information immediately. But sensor fusion requires that raw, high-resolution data be instantly transmitted to a central unit for processing to form a single, accurate model of the environment that will help the vehicle avoid a collision.

Our FPD-Link communications protocol, which was initially created for transmitting digital video streams from graphics processors to digital displays, is designed for transmitting large amounts of uncompressed data over several meters with simple, easily routable cables.

“With all the data coming in from these sensor nodes, the challenge is making sure all of it is synchronized so the vehicle can understand what’s happening around you and make critical decisions,” said Heather Babcock, general manager for FPD-Link™ products at our company. “In order to transmit synchronized data in real time, it’s important to have high-bandwidth, uncompressed transmission capability because compressing data introduces latencies.”

Heather Badcock general manager for FPD-Link products.

Enabling more efficient decision-making

Once this data is at the central processor, integrating it into a unified model of the car’s surroundings typically requires computationally intensive signal processing and deep-learning algorithms – with a consequent increase in required power input and heat output.

The physical constraints of an automobile place tight limits on the size and weight of batteries and cooling infrastructure, so ADAS engineers need processors specifically designed to perform these tasks as efficiently as possible.

Our Jacinto processors combine dedicated digital signal processing (DSP) and matrix multiplication cores that operate with the lowest available power in the industry, even at temperatures of up to 125 degrees Celsius.

“There are tremendous advantages in integrating the DSP and the processor into one system on a chip,” Curt said. “Otherwise, each will need its own memory and power supply, driving up the system cost. The other advantage is the reduction in latency gained by integrating these operations into one chip.”

In addition to power-efficient processors, our automotive-qualified power management integrated circuits with functional safety features for sensor fusion, front cameras and domain controllers improve overall power efficiency and functionality within the vehicle.

Beyond the individual components, our entire ecosystem of ADAS products is created for seamless compatibility, allowing car manufacturers to select from a holistic portfolio that can be scaled to the demands and price points of their vehicles.

«We have all the pieces of the ADAS puzzle designed in a way that keeps the various challenges of the vehicle in mind,» Miro said. «That makes the system design easier for our customers.»


https://www.aaa.com/AAA/common/AAR/files/ADAS-Technology-Names-Research-Report.pdf

El papel del subproceso digital y el gemelo digital en la transformación digital
Cortesía de Siemens.

Las organizaciones de fabricación de todo el mundo están invirtiendo significativamente en la transformación digital para mejorar el desarrollo de productos y plantas de fabricación. Las empresas que adoptan una visión holística del gemelo digital encontrarán un mayor éxito a medida que persiguen estas iniciativas en cada paso del ciclo de vida del producto.

Una definición mejorada de gemelo digital y el subproceso digital

Las organizaciones de fabricación saben que se estabilizan al día con la competencia requieren una evaluación y mejora constantes del proceso de desarrollo de productos. Como se informó en la Agenda estratégica del ejecutivo de ingeniería de Lifecycle Insights de 2020, el 25 % de los encuestados invirtió en esfuerzos de mejora el año pasado. Y un 38% adicional de los encuestados afirmó que planeaba invertir en mejoras el próximo año. Las mejoras son necesarias para mantener una ventaja competitiva frente a requisitos cada vez más complejos y plazos reducidos.

Si bien los conceptos de gemelo digital e hilo digital son relativamente nuevos en la industria, han ganado terreno rápidamente. Las iniciativas de mejora de muchas empresas se centran en el gemelo digital, un modelo virtual completo que define un producto o una planta. Otras organizaciones están priorizando el hilo digital, o la secuencia de actividades virtuales en los procesos comerciales que pueden mejorar y expandir el gemelo digital. Con muchas empresas investigando o buscando iniciativas de transformación digital (DX), muchas se preguntan qué papel juegan los gemelos digitales y los subprocesos digitales en esos esfuerzos.

En esta publicación, discutiremos los roles tanto del gemelo digital como del subproceso digital en mayores iniciativas de transformación digital.

El papel del gemelo digital en la transformación digital

Hace unos años, si le hubiera pedido a un miembro de la comunidad de fabricación que definiera el término «gemelo digital», podría haber obtenido una variedad de respuestas diferentes. Desde entonces, la definición de gemelo digital se ha solidificado en toda la industria.

El gemelo digital es una representación virtual de un producto o planta que existe antes de que se construya físicamente. Las organizaciones colaboran en torno a esta definición inequívoca del producto o planta. Los miembros de todos los departamentos funcionales pueden trabajar desde el mismo plano digital. Esta «única fuente de verdad» virtual facilita a los fabricantes el desarrollo de un diseño optimizado y la predicción del rendimiento del diseño, mucho antes de unir las piezas.

Tradicionalmente, el gemelo digital de un producto conectado inteligente probablemente incluiría el hardware mecánico, la electrónica, los sistemas de distribución eléctrica y el software integrado. Del mismo modo, un gemelo digital integral de una planta cubriría el diseño y la programación de herramientas para equipos de control numérico por computadora (CNC) y robótica, así como la planificación de celdas, líneas e instalaciones, y más. Estas definiciones forman una base sólida para la ingeniería y otros departamentos funcionales.

La profundización del gemelo digital mediante la incorporación de una mayor fidelidad y definiciones más detalladas desde el principio coloca a las organizaciones en una posición aún mejor para respaldar las mejoras.

Por ejemplo, un gemelo digital mejorado podría incluir una simulación muy detallada y precisa de cómo funcionaría un producto inteligente y conectado. Podría enviar datos de sensores a una plataforma de Internet de las cosas (IoT) para su análisis y una toma de decisiones más informada. En el caso del gemelo digital de una planta, una definición más mejorada podría simular a un trabajador ejecutando un proceso con asistencia robótica y evaluar la tensión resultante en el trabajador.

Cortesía de Siemens.

Los gemelos digitales más detallados pueden ayudar a las organizaciones de fabricación a obtener beneficios más tangibles de sus inversiones en transformación digital. Esos beneficios incluyen:

una colaboración más estrecha entre los departamentos funcionales, capacidades mejoradas de solución de problemas, una reducción de errores y retrasos innecesarios, y habilidades de toma de decisiones más informadas a lo largo de todo el ciclo de vida del desarrollo.

El papel del hilo digital en la transformación digital

El concepto de hilo digital es más nuevo que el de gemelo digital y, debido a su novedad, su definición todavía está evolucionando un poco. La definición que se acerca al consenso es que el hilo digital es la forma digital de los procesos de negocios individuales (actividades, tareas y decisiones) que mejoran y expanden el gemelo digital. Estos procesos también respaldan los esfuerzos de automatización, trazabilidad y estandarización.

Algunas organizaciones están convirtiendo procesos manuales, en papel o basados ​​en correo electrónico en procesos digitales automatizados que luego pueden ocupar su lugar en el hilo digital. Esto hace que el hilo digital sea más robusto. Los procesos que podrían convertirse incluyen actividades digitales de apoyo en algún tipo de sistema de registro, o tareas de automatización o enrutamiento basadas en restricciones y lógica definida. En estos ejemplos, un beneficio tangible es que las partes interesadas del proyecto pueden ser notificadas automáticamente sobre decisiones clave o cualquier actividad que pueda estar fuera de programa.

Una segunda forma en que los fabricantes aprovechan el subproceso digital para mejorar es mediante la automatización de procesos y la exposición de más información en otros sistemas comerciales, incluidos los que utilizan los socios proveedores. Dichos esfuerzos pueden abarcar múltiples tipos de sistemas, incluidas las plataformas de gestión del ciclo de vida del producto (PLM) y los sistemas de ejecución de fabricación (MES). Al compartir datos críticos entre diferentes sistemas comerciales, las organizaciones pueden mejorar la comunicación y la colaboración, respaldar decisiones clave e iniciar disparadores para activar procedimientos de contingencia.

Cortesía de Siemens.

La adopción del subproceso digital permite a una organización conectar fuentes dispares de información, datos que, tradicionalmente, han estado aislados y son difíciles de acceder. Cuando estos datos fluyen libremente, pueden respaldar los esfuerzos de automatización y mejora en cada paso del ciclo de vida del desarrollo del producto.

Comenzar y expandirse a su propio ritmo

Cuando se trata de adoptar el gemelo digital o el hilo digital, no existe un enfoque único para todos. De hecho, el éxito de las iniciativas de varios fabricantes muestra que los esfuerzos de transformación digital, respaldados por el gemelo digital o hilo digital, realmente pueden comenzar en cualquier lugar. Solo tiene que identificar un flujo de trabajo o proceso que se beneficiará de un cambio digital.

Al considerar cómo aprovechar dichas tecnologías en sus propios esfuerzos de mejora, la clave es perseguir objetivos alcanzables con esfuerzos a la escala adecuada. La transformación digital no es un proceso de la noche a la mañana. Una vez que identifique un lugar para comenzar, vale la pena comenzar poco a poco y construir sobre esas victorias. Con cada mejora exitosa, aprenderá cómo expandir mejor sus esfuerzos de transformación digital a otras áreas, aprovechando ese trabajo anterior para que pueda mejorar el gemelo digital o el hilo digital en otros pasos o fases del ciclo de vida del desarrollo del producto. La transformación digital, verdaderamente, es un esfuerzo acumulativo.

Pensando en grande

Las organizaciones de fabricación que buscan producir productos más complejos en plazos más cortos están aprovechando las iniciativas de transformación digital. Si bien no existe un único enfoque correcto para respaldar esas mejoras, un gemelo digital y subprocesos digitales pueden ayudar.

Las empresas que piensan de manera más amplia sobre cómo definir y crear este tipo de activos digitales cosecharán cada vez más los beneficios, disminuirán los posibles errores y problemas y mejorarán el diseño y las operaciones mientras trabajan para construir los productos y las plantas del mañana.


Fuente: www.siemens.com

Por: Chad Jackson 

Control de IoT mediante MCU de 8 bits

Los microcontroladores han recorrido un largo camino, con MCU de 8 bits que han demostrado una enorme resiliencia e innovaciones de aplicaciones a través de avances en memoria, consumo de energía, empaquetado y periféricos.

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Lo que interesa saber:

  • Los MCU de 8 bits continúan prosperando a través de innovaciones continuas en varias áreas, incluida la memoria, el consumo de energía, el empaquetado y los periféricos independientes del núcleo (CIP).
  • Las nuevas generaciones de MCU incorporan una cantidad cada vez mayor de memoria, si es necesario, para facilitar la creciente necesidad de espacio de código.
  • Las MCU de 8 bits de hoy en día no se limitan solo a la recopilación de datos. Recopilan, procesan y transfieren datos en numerosas aplicaciones de IoT.

Desde la década de 1970, los microcontroladores (MCU) han desempeñado un papel destacado en el control de una variedad de productos automotrices, de consumo e industriales. En la actualidad, esta función se ha ampliado para incluir productos de Internet de las cosas (IoT) portátiles, inalámbricos y portátiles. Junto con IoT, la atención médica también ha experimentado un crecimiento masivo y la adopción de MCU de 8 bits en una variedad de aplicaciones.

La electrónica integrada con MCU de 8 bits requiere dispositivos que puedan competir en economías de escala (cientos de miles a veces millones de unidades por aplicación). Por ejemplo, en aplicaciones automotrices, las MCU de 8 bits controlan muchos subsistemas, como asientos y ventanas motorizados, manijas de puertas inteligentes e incluso sensores de presión de neumáticos. Esto significa que una diferencia de precio de unos pocos centavos es bastante importante.

Otro aspecto del costo de la aplicación, que a menudo se pasa por alto en la fase de diseño, es el costo de mantenimiento de millones de dispositivos. La confiabilidad y la durabilidad del dispositivo se pueden mejorar mediante la simplificación del código y el hardware en lugar de requerir redundancias de software.

Entre las razones por las que los MCU de 8 bits siguen prosperando y compitiendo a lo largo de los años está su capacidad para proporcionar valor al usuario. Esto se ha logrado mediante innovaciones continuas en varias áreas, pero especialmente en memoria, consumo de energía, empaque y periféricos independientes del núcleo (CIP).

Mejoras dramáticas de 8 bits

A medida que el enfoque actual en IoT ha crecido y ciudades enteras se están actualizando con dispositivos inteligentes, la capacidad de implementar inteligencia a escala se ha vuelto fundamental para muchas industrias. Estas actualizaciones incluyen alumbrado público inteligente y detectores de garajes de estacionamiento en cada lugar de estacionamiento, no solo en un solo mostrador en la entrada.

Se requieren ciertas características de los microcontroladores para crear un entorno capaz de IoT. Estos se pueden resumir en tres capacidades: la capacidad de recopilar datos, procesar esos datos y luego comunicar los datos a otros dispositivos en red.

En muchos casos, la recopilación, el procesamiento y la transferencia de datos pueden completarse mediante una MCU de 8 bits con un convertidor de analógico a digital (ADC) en el chip, mientras que el núcleo del dispositivo permanece en un modo de bajo consumo. . Por ejemplo, los sensores/indicadores en un estacionamiento inteligente, el alumbrado público conectado, la jardinería urbana automatizada y el monitoreo de plantas son todos candidatos para este enfoque. Cada milivatio de potencia multiplicado por miles realmente puede acumularse cuando un sistema funciona día y noche.

Los beneficios y el valor de los dispositivos más pequeños no solo se ven en su consumo de energía reducido, sino también en su factor de forma más pequeño. Esto les permite caber en un espacio limitado en productos IoT portátiles que funcionan con baterías.

La última generación de microcontroladores se está desarrollando con ese sentido de valor en mente. Utilizando nuevos procesos, lo que permite más memoria a bajo costo, estos microcontroladores tienen en cuenta la billetera del usuario al tiempo que brindan la funcionalidad requerida para la aplicación.

Memoria

Los microcontroladores de hace unos años son muy diferentes a los dispositivos que hay actualmente en el mercado. Esos dispositivos fueron revolucionarios para su época y cambiaron el panorama de los circuitos integrados. Debido a los pasos agigantados en el desarrollo de la memoria flash, los programas modernos han crecido para llenar el espacio disponible.

Con la tendencia hacia aplicaciones más complejas, los nuevos programas requieren más espacio/memoria. En consecuencia, las nuevas generaciones de MCU incluyen una cantidad cada vez mayor de memoria, si es necesario, para facilitar la creciente necesidad de espacio de código.

La memoria flash integrada puede durar años, como lo requieren y lo demuestran las pruebas automotrices extenuantes, soportando numerosos ciclos de escritura y borrado. Estas capacidades agregan otra dimensión a la propuesta de valor de los microcontroladores de 8 bits. Hoy en día, la cantidad de memoria en un microcontrolador de 8 bits puede variar desde 384 bits hasta 128 kB e incluso más para satisfacer un número cada vez mayor de aplicaciones.

El consumo de energía

Dado que muchas MCU de 8 bits se utilizan en aplicaciones alimentadas por batería, entre los cambios significativos que se han producido está la búsqueda del menor consumo de energía.

Por ejemplo, los MCU PIC eXtreme Low Power de nanoWatt XLP incluyen circuitos de supervisión del sistema especialmente diseñados para productos que funcionan con baterías. Por lo tanto, estos microcontroladores pueden ofrecer las corrientes más bajas de la industria para Run and Sleep, donde las aplicaciones de bajo consumo de energía pasan entre el 90 % y el 99 % de su tiempo. Los circuitos, como la desactivación del módulo periférico, eliminan por completo los periféricos del riel de alimentación y el árbol del reloj para que no haya fugas de energía.

Los beneficios de la tecnología nanoWatt XLP incluyen:

  • Corrientes de sleep por debajo de 20 nA
  • Reinicio de apagón hasta 45 nA
  • Temporizador de vigilancia hasta 220 nA
  • Reloj/calendario en tiempo real hasta 470 nA
  • Ejecute corrientes de hasta 50 μA/MHz
  • Capacidad analógica completa y de autoescritura hasta 1,8 V

Estas corrientes bajas ayudan a aumentar la duración de la batería para aplicaciones portátiles. Es posible ahorrar energía adicional a través de periféricos optimizados que se analizarán más adelante.

Encapsulado

Otra diferencia importante entre los MCU de 8 bits frente a los de 16 bits o 32 bits son los paquetes pequeños que permiten que los dispositivos de 8 pines encajen en los espacios más pequeños en productos inalámbricos/portátiles y vestibles conscientes del espacio. Los ejemplos incluyen un SOIC de 8 pines y un DFN de 8 pines. Un paquete popular es el paquete plano cuádruple muy delgado de 20 pines sin cables (VQFN) con su huella de 3 × 3 mm (Fig. 1). Si bien agregar más funciones puede requerir más conexiones y un paquete más grande, las MCU de 8 bits con capacidad suficiente pueden caber en espacios de placa que prohíben el uso de MCU de 16 o 32 bits.

Si la mayor capacidad de un microcontrolador de 8 bits requiere un área más grande y más conexiones debido a la mayor complejidad del sistema que proporciona, también se utilizan paquetes más grandes, que incluyen versiones PDIP y VQFN de 40 pines y TQFP de 44 pines.

1. Many new PIC and AVR product families have multiple package offerings as small as 3 × 3 mm, such as VQFN devices for space-constrained applications.

Periféricos independientes del núcleo

Separar ciertos aspectos del microcontrolador del núcleo central brinda autonomía del núcleo y varios beneficios, especialmente para diseños de bajo consumo y bajo costo. Estos periféricos independientes del núcleo tienen una mayor funcionalidad incorporada para reducir el uso de energía y el diseño modular. Esto ayuda a simplificar la implementación de interfaces táctiles, la acumulación de datos de sensores y el acondicionamiento, además de facilitar la implementación de software complejo en hardware y más.

Los CIP están diseñados con capacidades adicionales para manejar una variedad de tareas sin la necesidad de intervención de la unidad central de procesamiento (CPU) del microcontrolador. Este enfoque de diseño proporciona un medio preempaquetado para programar eventos basados ​​en periféricos. Por ejemplo, el sistema de eventos puede desencadenar eventos basados ​​en entrada/salida de propósito general (GPIO) o interrupción de programa en múltiples canales

Los CIP actualmente disponibles para microcontroladores PIC y AVR de 8 bits en la Figura 2 se muestran en código de color por categoría de periférico. Las ocho categorías y sus subcategorías abordan la mayor parte de la funcionalidad esperada en un controlador integrado rentable. Tenga en cuenta que los elementos verdes brindan posibilidades de reducción de energía adicionales a las mencionadas anteriormente.

2. Core-independent peripherals (CIPs) address a variety of 8-bit MCU design areas.

Los CIP ofrecen una mayor confiabilidad al reducir la cantidad de sobrecarga de código. Las funciones implementadas con estructuras de hardware evitan posibles conflictos de software. Además, la interconectividad periférica en el hardware reduce las conexiones externas, lo que aumenta la confiabilidad del sistema final. La mayor confiabilidad de los componentes reduce el costo durante la vida útil del proyecto.

Muchas de las nuevas familias de 8 bits brindan una plétora de opciones en memoria y número de pines. Esto hace posible completar el desarrollo en dispositivos más grandes y reducir la producción a dispositivos más pequeños cuando se optimiza el tamaño real del código.

Por ejemplo, en una variedad de paquetes para sensores sensibles al costo y aplicaciones de control en tiempo real, el conjunto de funciones simplificadas de la familia de microcontroladores PIC16F152XX incluye un ADC de 10 bits, selección de pin periférico (PPS), periféricos de comunicación digital y temporizadores. Las características de la memoria incluyen la partición de acceso a la memoria (MAP) para ayudar a los usuarios en aplicaciones de protección de datos y cargadores de arranque.

Herramientas de diseño para acelerar y simplificar el diseño

Con los avances en las herramientas de desarrollo, muchos procesos que tenían que codificarse de forma rígida se pueden simplificar y generar a través de las herramientas de diseño adecuadas, como MPLAB Code Configurator (MCC). Esto tiene varios beneficios, a saber, la reducción del tiempo necesario para desarrollar una aplicación. Además, se puede implementar código que es más compacto de lo que un diseñador podría haber desarrollado sin varias iteraciones de código o escribiendo el código desde cero en ensamblador. Por ejemplo, el kit de evaluación PIC16F15244 Curiosity Nano con capacidades completas de programación y depuración ofrece soporte completo para un nuevo diseño (Fig. 3).

3. The PIC16F15244 Curiosity Nano evaluation board and the two 100-mil, 1- × 15-pin header strips in the Curiosity Nano Evaluation Kit help simplify design.
PIC16F15244

Un futuro brillante (y rentable)

Los microcontroladores han recorrido un largo camino y las MCU de 8 bits continúan demostrando una gran resistencia e innovaciones de aplicaciones a través de avances en memoria, consumo de energía, empaque y periféricos. No solo tienen una memoria más grande que puede ser necesaria para aplicaciones complejas, sino también muchas vías diferentes para simplificar aplicaciones complejas. Esta simplificación puede materializarse en una reducción de dinero/tiempo invertido en desarrollar el proyecto, así como en menores costos cuando la MCU entra en producción.

Las MCU de 8 bits de hoy en día no se limitan solo a la recopilación de datos. Recopilan, procesan y transfieren datos en numerosas aplicaciones de IoT. Los nuevos productos de 8 bits han respondido a la creciente complejidad de las aplicaciones con tamaños de memoria mucho mayores y periféricos optimizados.

Sin embargo, los diseños de formato pequeño y sensibles al costo, que incluyen sensores y aplicaciones simples de control en tiempo real, pueden beneficiarse de conjuntos de características simplificadas como la de la familia PIC16F152xx de 8 bits. Con sus periféricos independientes del núcleo, tales MCU brindan una opción obvia para la mayoría de los diseñadores.


Fuente: www.electronicdesign.com

Por: Joshua Bowen

Ahorra en tu factura de la luz gracias a la Raspberry Pi y su bajísimo consumo
consumo modelos raspberry pi

La Raspberry Pi es un ordenador compacto que nos ofrece una enorme cantidad de posibilidades. Podemos desarrollar diferentes proyectos, como un detector de movimiento o un videoportero, pero también las podemos usar como ordenador de uso diario. Una de las grandes fortalezas de las Raspberry Pi es el consumo, que es muy bajo.

Por si no lo sabes, una Raspberry Pi es un ordenador de placa reducida, placa única o placa base de bajo consumo. Este tipo de sistemas se basa en un pequeño procesador de alta eficiencia y buena conectividad (en la mayoría de modelos). Se enfocan en lo que se denomina en ingles DIY (Do-It-Yourself) o hazlo tú mismo, denominado coloquialmente como «cacharreo».

¿Cuánto consume una Raspberry Pi?

Estos ordenadores de placa reducida están pensados sobre todo para el desarrollo de diferentes proyectos de electrónica. Algunos modelos también son interesantes para ser usados como ordenadores para trabajar, estudiar o navegar. Como se enfocan a tareas livianas (o relativamente livianas) no se necesita que el procesador ofrezca una potencia desmedida.

Depende el consumo según el uso que vayamos a darle a este tipo de placas únicas. Aún con una carga de trabajo elevada, el consumo es incluso inferior, en muchos casos, a una bombilla LED.

Vamos a realizar una distinción o segmentación. Por un lado, daremos los datos de los modelos que podríamos usar como ordenador persona, como pueda ser la Raspberry Pi 4. Después, daremos los datos de las placas más enfocadas al «cacharreo» como son las Raspberry Pi Pico, por ejemplo. Finalmente veremos los datos de la Pi 400 Keyboard, una solución interesante que integra una de estas placas en un teclado.

¿Para qué quiero saber el consumo?

Son varios los motivos por los que es interesante conocer el consumo de estas placas reducidas. El primero es que puedas saber cuánto te podrías ahorrar de electricidad con respecto a un ordenador portátil o de sobremesa. Actualmente, el precio de la electricidad esta por las nubes y el ahorro puede ser notable.

Mientras que los modelos más pensados para proyectos DIY, es importante saber el consumo. Hay muchos proyectos que están pensados para ser usados en el exterior o ser autónomos. Obviamente, necesitaremos alimentar la Raspberry Pi elegida con una batería. Conocer el consumo y la capacidad de la batería nos permite saber cuánta autonomía podrá llegar a tener nuestro proyecto.


Fuente: www.hardzone.es

Por: Roberto Sole

Raspberry Pi Pico, ideal para proyectos IoT

La Fundación Raspberry Pi ha lanzado tres versiones de su popular computadora de placa única Raspberry Pi Pico que permitirá la conectividad inalámbrica a las aplicaciones de Internet de las cosas (IoT).

Desde que se lanzó Pico en 2021, se han vendido casi dos millones de placas. La actual escasez de semiconductores ha acelerado la adopción de la computadora de placa única por parte de los ingenieros de diseño y fabricantes que utilizan la placa para productos industriales y comerciales.

Para conectar Raspberry Pi Pico a dispositivos IoT, a la placa le faltaba un método para conectarse a redes. El lanzamiento de Raspberry Pi Pico W, Pico H y Pico WH traerá redes inalámbricas 802.11n a la plataforma mientras conserva la compatibilidad de pines con el Pi Pico original.

Las computadoras de placa única tienen un precio de $5 para Pico H, $6 para Pico W y $7 para Pico WH. Se agregaron programas precargados a Pico H y WH, mientras que también se agregó un conector de depuración de tres pines a Pico y Pico W. El Pico W también contiene el chip inalámbrico CYW43439 de Infineon.

La placa Raspberry Pi Pico funciona con el microcontrolador RP2040 que se basa en el proceso de baja potencia de 40 nm de Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC). También contiene dos núcleos Arm Cortex-M0+ de 133 MHz, 264 kB de SRAM en el chip y un subsistema de E/S programable.

Pico SDK incluye compatibilidad con redes inalámbricas para desarrolladores de C, se basa en IwIP y utiliza libcyw43 para comunicarse con el chip inalámbrico en Pico W. libcyw43 tiene licencia para uso no comercial, pero los usuarios de Pico W y cualquiera que desarrolle productos en torno a RP2040 y CYW43439 reciben una licencia de uso comercial gratuita.


Uso de tecnología solar para alimentar dispositivos inteligentes en interiores

Un material ya omnipresente en los módulos fotovoltaicos para exteriores podría reutilizarse para dispositivos de interior con baterías de baja capacidad.

Los investigadores probaron módulos solares en miniatura hechos de tres materiales diferentes bajo luz artificial. Los módulos estaban hechos (de izquierda a derecha) de silicio, arseniuro de galio y fosfuro de indio y galio. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD

Células solares o fotovoltaicas (PV) fijados a los tejados convierten la luz del sol en electricidad. Traer esa tecnología en el interior podría impulsar aún más la eficiencia energética de los edificios y energizar equipos de tecnología inalámbrica inteligente tecnologías como detectores de humo, cámaras y sensores de temperatura.

Un enfoque sencillo fue desarrollado para capturar la luz en interiores. Los investigadores probaron la carga interior capacidad de pequeños dispositivos fotovoltaicos modulares hecho de diferentes materiales y luego conectó la eficiencia más baja módulo —compuesto de silicio— para un sensor de temperatura inalámbrico. los Los resultados demuestran que el silicio módulo, absorbiendo sólo la luz de un LED, suministró más energía que el sensor se consume en funcionamiento. Esto sugiere que el dispositivo podría funcionar continuamente mientras las luces permanecen encendido, lo que acabaría con la necesidad de que alguien manualmente cambie o recargue la batería.

La mayoría de los edificios están iluminados por una mezcla de tanto el sol como las fuentes de luz artificial durante el día. Al anochecer, este último podría seguir suministrando energía a los dispositivos. Sin embargo, la luz de interiores comunes fuentes, como los LED, se extiende por un estrecho espectro de luz que las bandas más anchas emitida por el Sol y algunos rayos solares. Los materiales celulares son mejores para capturar estas longitudes de onda que otras.

Para averiguar exactamente cómo algunos diferentes materiales se apilarían, el equipo probó minimódulos fotovoltaicos hecho de fosfuro de galio indio (GaInP), arseniuro de galio (GaAs) — dos materiales orientados al LED blanco la luz, y el silicio, menos eficiente pero más asequible y común material. Los investigadores colocaron el módulos de centímetros de ancho debajo un LED blanco alojado dentro de un opaco caja negra para bloquear la luz externa fuentes. El LED produjo luz a una intensidad fija de 1000 lux, comparable a los niveles de luz en una habitación bien iluminada, para el duración de los experimentos. Para el módulos fotovoltaicos de silicio y GaAs, remojo en luz interior demostró ser menos eficiente que el sol pero el módulo GaInP funcionó mucho mejor bajo el LED que la luz del sol. Tanto el GaInP como el GaAs los módulos superaron significativamente al silicio en interiores, convirtiendo el 23,1% y el 14,1% de la luz LED en energía eléctrica, respectivamente, en comparación con el silicio 9.3% de eficiencia de conversión de energía.

Las clasificaciones fueron las mismas para una prueba de carga en la que cronometraron cuánto tiempo tomó los módulos para llenar una batería de 4,18 voltios media cargada, con el silicio llega último por un margen de más de un día y medio. los equipo estaba interesado en saber si el módulo de silicio, a pesar de su pobre rendimiento en relación con sus competidores de primer nivel, podría generar energía suficiente para ejecutar una baja demanda Dispositivo de Internet de las cosas (IoT).

El dispositivo IoT elegido para la experimento fue un sensor de temperatura que estaba conectado al módulo PV de silicio. Después de dos horas, apagaron el luz en la caja negra y el sensor continuó funcionando, su batería se estaba agotando a la mitad de la tasa que tardó en cargar. Los hallazgos de los investigadores sugieren que un material ya omnipresente en módulos fotovoltaicos al aire libre podría ser reutilizado para dispositivos de interior con baterías de baja capacidad. Los resultados son particularmente aplicables a edificios comerciales donde las luces están encendidas todo el día.


Luz verde a la microelectrónica y los semiconductores en España

El Consejo de Ministros ha aprobado el Proyecto Estratégico para la Recuperación y Transformación Económica de Microelectrónica y Semiconductores, más conocido como PERTE chip, en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia.

Placa electrónica.
Ejemplo de placa electrónica con chip microelectrónica.

El PERTE chip contará con una inversión pública de 12.250 millones de euros hasta el 2027, una cifra que le convierte con el proyecto estratégico mejor dotado económicamente. El objetivo es que tenga un impacto transformador para la industria y contribuya a la autonomía del Estado Español y de la Unión Europea en materia tecnológica.

Con esta inversión se prevé desarrollar de forma integral las capacidades de diseño y producción de la industria de microelectrónica y semiconductores, englobando toda la cadena de valor, desde el diseño hasta la fabricación de chips para generar un efecto multiplicador, no sólo en los sectores tecnológicos, sino también en el conjunto de la industria y de la economía.

La escasa producción de semiconductores en Europa implica una dependencia de actores situados principalmente en Taiwán, Estados Unidos, Corea del Sur, Japón y China. Para paliarlo, Europa ha lanzado diferentes proyectos que pretenden alcanzar el 20% de la producción mundial de semiconductores para el 2030.

En el caso del Estado Español, la propuesta se dirige a los activos estratégicos en los que está mejor posicionado, concretamente, el desarrollo de arquitecturas alternativas como RISC-V, la fotónica integrada, el desarrollo de chips cuánticos y la red de salas de micro o nano fabricación.

El PERTE Chip se orienta a largo plazo e irá avanzando por fases para crear la colaboración público-privada, y de forma integrada y alineada con la estrategia europea de chips.

El primer eje se centra en el refuerzo de la capacidad científica, con actuaciones para fortalecer la I+D+i sobre microprocesadores de vanguardia y arquitecturas alternativas y la fotónica integrada, el desarrollo de chips cuánticos y la participación en los Proyectos Importantes de ‘Interés Común Europeo de Microelectrónica y Tecnologías de la Comunicación.

El segundo eje se refiere a la estrategia de diseño e incluye iniciativas que potenciarán el diseño de microprocesadores de vanguardia mediante la creación de empresas fabless, líneas de pilotos de pruebas y redes de capacitación en materia de semiconductores.

El tercer eje se orienta a la construcción de plantas de fabricación con capacidad tanto superior como inferior a 5 nanómetros. Por último, el cuarto eje implica la dinamización de la industria de fabricación de Tecnologías de la Información y Comunicación europeas, con un esquema de incentivos a la industria manufacturera para la creación de un fondo de chips.


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