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Introduction
Alors que les systèmes embarqués évoluent pour prendre en charge des applications plus complexes allant de l’automatisation industrielle aux périphériques IoT connectés dans l’automobile, les concepteurs sont confrontés à des défis considérables en termes d’équilibrage des performances, de flexibilité et de fiabilité. La capacité à faire évoluer la conception et intégrer divers périphériques est essentielle pour surmonter ces défis et se préparer aux évolutions futures.

Prise en charge du traitement hautes performances et des charges de travail en temps réel

Les systèmes embarqués font de plus en plus appel au traitement des données en temps réel, à l’analyse prédictive avancée et la prise en charge de plusieurs protocoles de communication. Cela demande non seulement un cœur puissant (tel que l’Arm® Cortex®-M4F qui s’exécute jusqu’à 128 Mhz), mais aussi des architectures mémoire efficaces et un traitement robuste des interruptions. Garantir une opération fiable et réduire le risque de conception Parvenir à une opération fiable et minimiser les risques de conception sont essentiels dans les applications industrielles et automobiles, où les systèmes doivent fonctionner de façon uniforme à des températures extrêmes et se conformer à des standards de fiabilité rigoureux, tels que les qualifications AEC-Q100 Niveau 1. La sélection de composants et d’architectures système assurant des performances fiables dans ces conditions exigeantes est essentielle. De plus, la conception RF introduit un niveau de complexité supplémentaire, faisant intervenir des tests poussés et des processus rigoureux de certification, qui peut faire augmenter aussi bien les risques que les coûts.

Gestion d’exigences complexes de connectivité et d’interface

Les systèmes de nouvelle génération communiquent souvent avec des protocoles de communication filaires et sans fil, tels que Bluetooth® LE, Thread, CAN FD, Ethernet, USB et autres. L’intégration avec ces interfaces tout en préservant l’alimentation basse puissance et un débit élevé de données constitue un obstacle significatif. L’utilisation de différents circuits pour prendre en charge cette connectivité complexe risque d’augmenter le nombre de cartes utilisées et d’augmenter le coût du système. Comment une intégration poussée de la mémoire et des périphériques résout ces défis

Afin de faire face à l’évolution des défis, les concepteurs se tournent de plus en plus vers les microcontrôleurs, car ils offrent à la fois une forte capacité de mémoire et une intégration poussée des périphériques. Ces fonctionnalités apportent la flexibilité et les performances nécessaires pour répondre aux exigences des applications embarquées modernes. Architecture mémoire de flexibilité et de sécurité
Les unités de microcontrôleurs modernes (MCU) offrent une quantité significative de mémoire sur puce, ce qui joue un rôle crucial dans la prise en charge des piles de communication sans fil avancées, ainsi que des protocoles de sécurité robustes. Cette capacité de mémoire accrue non seulement permet de traiter des protocoles sans fil complexes, mais aussi de bénéficier d’un stockage de données et d’opérations cryptographiques sécurisés pour des communications sûres. De plus, elle facilite le traitement des données locales et de l’analyse prédictive, ce qui réduit la dépendance au cloud ou les périphériques de passerelle qui améliorent l’efficacité et la réduction de la latence. Dotés d’une mémoire considérable, les microcontrôleurs peuvent également gérer les mises à jour sans fil (over-the-air, OTA) des micrologiciels, ce qui simplifie l’application des mises à jour et des correctifs de sécurité, ainsi que la préparation des périphériques aux évolutions des normes sans fil et de sécurité. Le stockage sécurisé des clés cryptographiques et du code de démarrage renforce la sécurité des périphériques, ce qui est particulièrement important pour les périphériques IoT et les applications exigeant un degré élevé de confidentialité.

Développement accéléré et opération fiable
Une solution ou un fournisseur proposant des conceptions de référence éprouvées, des modules RF pré-certifiés et la qualification AEC-Q100 Grade 1 peut répondre efficacement aux principaux défis des applications industrielles et automobiles. Cette approche offre des perspectives de commercialisation plus rapide et réduit les risques de conception en fournissant des packages matériels et logiciels fiables, tout en simplifiant également la mise en conformité avec la réglementation, afin de réduire les délais de certification et les coûts qui en découlent. De plus, elle garantit des performances fiables dans les environnements difficiles, y compris à des températures extrêmes, ce qui donne aux fabricants l’assurance de répondre aux normes strictes imposées par les systèmes essentiels. Intégration des périphériques pour assurer la polyvalence des systèmes
Les microcontrôleurs hautement intégrés combinent plusieurs périphériques, tels que CAN FD, Ethernet, USB, le contrôle moteur (QEI), les graphiques, la détection tactile et les fonctions analogiques avancées (ADC/DAC) sur un seul composant, afin de simplifier la conception des cartes et la nomenclature.

Cette intégration permet une configuration flexible du système pour s’adapter à différentes variantes de produits ou à des normes évolutives, prend en charge un contrôle et une surveillance en temps réel efficaces, tels que le retour moteur et l’acquisition des données des capteurs, et permet des interfaces utilisateur riches avec prenant en charge les applications tactiles et les graphismes, même dans des applications sensibles aux coûts. Par exemple, les systèmes modernes de porte de garage exigent une connectivité sans fil sécurisée, un contrôle fin du moteur et des interfaces intuitives, le tout avec une conception compacte et économique. Un microcontrôleur sans fil hautement intégré, tel que le MCU PIC32-BZ6 de Microchip, réunit ces critères, grâce à une intégration poussée de la mémoire et l’utilisation de plusieurs protocoles sans fil. Le Bluetooth Low Energy (BLE) peut être utilisé pour l’accès à distance. Par ailleurs, l’intégration d’une mémoire importante de 2 Mo de Flash et 512 Ko de RAM permet de prendre en charge des algorithmes de contrôle avancés. Les modulations de largeur d’impulsion multiples (PWM), l’ADC haute résolution et l’intégration du QEI offrent un fonctionnement moteur précis, un retour d’information fiable des capteurs et un suivi exact de la position. De plus, des fonctionnalités tactiles et graphiques intégrées permettent de créer des interfaces intuitives de clavier et d’écran. Une solution à un seul composant, telle que le PIC32-BZ6, simplifie la conception du matériel, réduit la taille de la carte et les coûts du système en général, ce qui la rend idéale pour les applications de porte de garage de nouvelle génération.

Impact constaté : adaptation de vos solutions embarquées de nouvelle génération aux évolutions futures

En tirant parti de solutions évolutives dotées d’une mémoire importante et de périphériques intégrés, les concepteurs sont en mesure de créer des plateformes prenant en charge un large éventail d’applications et de mises à jour futures, sans reconfiguration matérielle. Cette approche leur permet de répondre aux exigences élevées de performance et de fiabilité dans les environnements industriels et automobiles, d’intégrer la connectivité avancée et les interfaces utilisateur compatibles avec les normes existantes et émergentes, et d’améliorer la sécurité des dispositifs tout en garantissant la conformité aux réglementations mondiales.

Par exemple, une plateforme unique de MCU peut être utilisée pour développer à la fois un capteur industriel intelligent et un module automobile connecté, simplement en configurant l’utilisation de la mémoire, en activant les périphériques appropriés et en mettant à jour le micrologiciel selon les besoins. Cette approche simplifie le développement, réduit les coûts et garantit une adaptabilité à long terme.

Conclusion
 : Une grande capacité de mémoire et une intégration poussée des périphériques ne sont pas seulement des caractéristiques produit : elles constituent des éléments essentiels pour relever les défis techniques des systèmes embarqués de nouvelle génération. En adoptant des architectures qui assurent la flexibilité, la fiabilité et la sécurité, les développeurs peuvent fournir des solutions à la hauteur des exigences actuelles et de s’adapter aux opportunités de demain.