Firmware - Novembre 2014 / N°106 - (Page 21)

INSIDE Uno dei moduli Capture/Compare può essere usato come WatchDog Timer, sorvegliando cosi il corretto funzionamento dell'applicazione e recuperando eventuali condizioni di blocco. Passando al modulo analogico, questo contiene un convertitore 10-bit analogico-digitale a 10 bit, un sensore di Temperatura e due comparatori. Il convertitore è ad approssimazioni successive, con memoria analogica di campionamento integrata e capacità di generare interrupt quando il valore esca da finestre di valori programmate. Esso è capace di acquisire 300000 campioni al secondo. La periferica è ben progettata, rendendo disponibile una modalità Burst a basso consumo, nella quale ADC è abilitato, acquisisce e memorizza campioni e poi torna ad una condizione di basso consumo, il tutto senza interventi della CPU. È anche disponibile un accumulatore che consente sovra-campionamento e media tra valori, tecnica utile per filtrare rumore. L'ingresso del convertitore può essere uno qualsiasi dei GPIO, riconfigurati come Ingressi Analogici, il sensore di temperatura, la massa interna, l'alimentazione della CPU o l'uscita del regolatore di tensione integrato di cui parleremo tra poco. Le connessioni all'alimentazione servono a realizzare funzioni di autocorrezione ed autodiagnostica (vedi rif. 2). Il convertitore può operare con tensione di riferimento generata internamente per ridurre al minimo i componenti necessari a re- alizzare l'applicazione e massimizzare la disponibilità di pin I/O. I due comparatori possono essere usati come sorgente di reset e wake-up, essendo in grado di operare anche quando il clock di sistema del dispositivo non è attivo. I comparatori hanno isteresi e tempi di risposta programmabili, un multiplexer analogico per collegare gli input e le uscite sono collegabili a pin Port pins. Il sensore di temperatura ha una risposta caratterizzata da buona linearità ed è usabile per misure relative. Una semplice calibrazione, verso una singola temperatura nota, consente di avere una buona precisione assoluta. Sostanzialmente si esegue una calibrazione in un singolo punto per determinare e registrare l'offset da applicare alla retta che costituisce la funzione di trasferimento Temperatura/Tensione del sensore. Qualche cautela è necessaria per tener conto dell'auto-riscaldamento del componente, occorre attendere la sua stabilizzazione termica ed operare in una situazione di consumo analoga a quella media operativa. Il modulo rappresentato a destra in figura 1 è il più innovativo e definisce la missione del dispositivo. Si tratta infatti di un ricetrasmettitore radio, capace di operare nella banda 142-1050 MHz. La possibilità di operare con tensioni di alimentazione comprese tra 1,8V e 3,6V, unita al basso consumo, confermano Si106 come ideale per operare in applicazioni alimentate a batterie. Si106 opera in Time Division Duplexing (TDD), con trasmissione e ricezione alternata di pacchetti di dati. Il ricevitore usa è a singola conversione, con riduzione ad una bassa frequenza intermedia dei segnali ricevuti con modulazioni FSK/GFSK oppure OOK. Un amplificatore programmabile fornisce il segnale IF ad un convertitore Analogico-Digitale, cui seguono operazioni di filtraggio, demodulazione, trattamento dei pacchetti dati a cura di un Digital Signal Processor dedicato. I dati ricostruiti sono passati alla MCU 8051 attraverso GPIO o l'interfaccia SPI, prelevandoli da un buffer di memoria temporanea a 64-byte organizzato con architettura FIFO (First In, First Out). L'oscillatore locale di precisione serve sia il trasmettitore che il ricevitore, operando con un VCO ed un sintetizzatore PLL. Dispositivi diversi sono disponibili nella famiglia Si106 per bande di 142-175, 283-350, 420-525, and 850-1050 MHz, oppure 283-350, 425-525 and 850- 960 MHz. Nel primo caso abbiamo step minimi di 28.6 Hz e data-rate da 100 bps ad 1 Mbp, nel secondo step di 114,4 Hz e data-rate da 100 bps a 500 kbps. Un Amplificatore di Potenza ad alta efficienza pilota l'antenna. Titpici consumi possono essere nell'ordine di 85 mA a 915 MHz, con una potenza di uscita di +20 dBm. L'uscita è single-ended per un facile ed economico adattamento all'antenna. Due differenti configurazioni dell'amplificato- re consentono di scegliere tra consumo ottimizzato (Classe E) o migliore tolleranza a variazioni di tensione di alimentazione e temperatura (Switched Current Matching), a spese di un consumo leggermente più elevato. La flessibilità del circuito di gestione dei pacchetti dati consente una codifica/decodifica autonoma, sostanzialmente senza porre vincoli alla struttura del pacchetto dati. Il timer di wake-up e il rivelatore di pacchetti ricevuti consentono ulteriori riduzioni di consumo, svegliando il modulo quando necessario. Varie differenti modulazioni sono utilizzabili, On-off keying (OOK), Gaussian frequency shift keying (GFSK), frequency-shift keying (FSK), GFSK a 4 livelli (4GFSK) e FSK 4 livelli (4FSK). GFSK è la scelta raccomandata per le migliori prestazioni e pulizia spettrale. È anche possibile generare una portante RF continua, non modulata. MODULI DI SUPPORTO Si comprende come i blocchi circuitali qui appena introdotti, permettano di costruire applicazioni flessibili e sofisticate in modo molto compatto ed economico. Ma Silicon Labs ha inserito una serie di moduli ausiliari che estendono ancora di più questa flessibilità e compattezza. Troviamo una serie di opzioni per la generazione del clock di sistema. Si106 dispone di un oscillatore interno di precisione, un oscillatore interno a basso consumo, un

Tabella dei contenuti per la edizione digitale del Firmware - Novembre 2014 / N°106

SOMMARIO
FOCUS on “Don’t try this at home”
Skills Accesso e controllo remoto RF
INside
I motori Brushless DC
Silicon Labs Si106x-108x: MCU con Wireless Sub-Giga ad Alte Prestazioni
ANALOG Alimentatore DC da Banco ad Alte Prestazioni
SPOTlight Carica, Scarica e Bilanciamento dei Supercondensatori
Tools
“Low Cost Controllerless” con PIC32
Code Composer Studio: il Ruolo degli Script nello Sviluppo del Codice
Linear Technology “PowerCAD II” La Progettazione Assistita dei Convertitori DC/DC
News
EVENTS
Guida

Firmware - Novembre 2014 / N°106