Nella costante espansione della propria presenza trentennale nel settore dei sensori Mems, Freescale Semiconductor ha recentemente annunciato il nuovo portafoglio di prodotti Xtrinsic. Questo marchio identifica sensori progettati con una precisa combinazione di intelligenza, logica e software customizzabile integrati su una piattaforma capace di supportare applicazioni differenziate ed innovative. I sensori Freescale classificati con il marchio Xtrinsic offrono algoritmi integrati oppure sono delle piattaforme integrate con diversi sensori e un processore in grado di implementare un alto grado di cognizione contestuale e capacità decisionale. I prodotti Xtrinsic spaziano dal mercato automotive al consumer, medicale e industriale. La più recente delle introduzioni Freescale nel proprio portafoglio Xtrinsic è MMA9550L.
Un controllore intelligente
Si tratta di un controllore intelligente per motion sensing ed è il primo prodotto sul mercato a integrare un accelerometro Mems e un microcontrollore a 32 bit Coldfire V1 in un medesimo package, con ingombri estremamente ridotti (Lga 3x3x1mm ). L’MMA9550L è anche dotato della capacità di gestione di altri sensori esterni, fino a dodici, e quindi permette di localizzare al suo interno le funzioni decisionali, di aggregazione di dati e di calcolo complesso che siano adatte a realizzare un sistema di “sensing intelligente” ad elevata autonomia funzionale. Le caratteristiche principali dell’MMA9550L sono le seguenti:
• accelerometro digitale a 3 assi con sensibilità ±2g, ±4g, ±8g;
• processore Risc a 32 bit ColdFire V1, con modulo hardware Mac (Multiply Accumulate), 16 KB Flash, 2KB Ram;
• un’interfaccia Spi o I2C slave, operante fino a 2 Mbps;
• un’interfaccia I2C master operante fino a 400 Kbps;
• Adc a 14 bit integrato con dati a 8, 10 e 14 bit e con valori raw o trimmati;
• tensione di alimentazione da 1.8 V;
• esteso set di funzioni per power management e modalità a basso consumo;
• debug e programmazione su singolo filo
• package Lga 3x3x1 mm
Funzionalità all’avanguardia
Fino ad oggi il condizionamento dei segnali prodotti da sensori veniva prevalentemente effettuato da un Asic, normalmente associato al trasduttore in un System in Package per motivi di versatilità ed integrazione. L’MMA9550L è il primo dispositivo con architettura dedicata e ottimizzata per il trattamento di segnali misti, dove un microcontrollore a 32 bit sostituisce l’Asic, aggiungendo così nuove funzionalità rispetto alle usuali soluzioni, ad esempio di accelerometri standard basati su macchine a stati. L’MMA9550L può elaborare dati localmente, fornendo una risposta ai principali trend dell’industria come l’aumento di integrazione di software e complessità computazionale al livello del nodo sensore. Ad esempio il basso livello di rumore del proprio trasduttore unito alla risoluzione a 14 bit significano che in applicazioni di automazione domestica, con campo di temperatura tra 20 e 80 °C, il controllore MMA9550L può calcolare dati di inclinazione con accuratezza migliore di un grado sessagesimale. Inoltre la possibile riduzione delle comunicazioni con il processore host rendono il sensore particolarmente adatto nella robotica e nell’automazione di fabbrica, dove la distanza tra i nodi sensibili e il processore principale facilmente supera il metro. Nei nodi sensori wireless un pre-processing dedicato dei dati significa che l’MMA9550L può attivare il transceiver solo quando sia realmente necessario, permettendo una riduzione del volume di dati trasmesso e di conseguenza i consumi del nodo. Un utilizzo potenziale è in apparecchi alimentati a batteria quali contatori, misuratori o sistemi di allarme, che sempre di più utilizzano sensori inerziali per funzioni anti-manomissione.
Eccezionale efficienza energetica
Di fatto l’active power management possibile con l’MMA9550L può ridurre i consumi di sistema fino al 90% se confrontato con soluzioni in cui sensori semplici funzionano in modalità di acquisizione dati continua oppure sono direttamente controllati dal processore principale. Freescale, nell’ambito del proprio programma di “Energy Efficient Solutions” ha classificato l’MMA9550L come un dispositivo con efficienza energetica eccezionale per applicazioni portatili.
L’MMA9550L può essere programmato indipendentemente dal sistema operativo dell’host, per creare applicazioni e servizi integrati nel sensore stesso. Permette inoltre il riutilizzo di software IP per ridurre i tempi di sviluppo e migliorare l’elaborazione in tempo reale dei dati. Ad esempio applicazioni di monitoraggio di vibrazioni e manutenzione preventiva traggono vantaggio dall’alta efficienza, output data rate fino a 2 KHz, filtraggio dati programmabile via firmware, e periferiche Pwm, I2C e Spi integrate. La “sensor fusion” è un altro importante trend per accrescere l’affidabilità dell’acquisizione dati: l’MMA9550L non solo permette di modificare “al volo” il buffer di dati, la frequenza di acquisizione e la risoluzione, ma può anche pilotare e leggere vari altri sensori in modalità sia master che slave. L’integrazione di accelerometri, altimetri e magnetometri o giroscopi permette ad esempio di realizzare sistemi di localizzazione indoor. È possibile ottenere l’aggregazione di dati da sensori di terze parti, facilitando così l’implementazione del sistema. Inoltre l’MMA9550L può essere riprogrammato in qualsiasi momento, disponendo di memoria flash integrata. Con le sue funzionalità di Decision Engine flessibile e configurabile l’MMA9550L rappresenta il prodotto di punta nel brand Xtrinsic di soluzioni di sensori intelligenti di Freescale. Questo controllore apre una nuova era di prodotti di sensing, cambiando a livello di sistema la concezione del cluster intelligente di sensori.
