Uno degli ultimi sviluppi tecnologici che trova spazio nell'ecosistema digitale Automotive è la tecnologia Bluetooth a basso consumo energetico. L'intento è quello di consentire ai consumatori di utilizzare i loro smartphone e dispositivi portatili per gestire le applicazioni che ruotano attorno al controllo dei veicoli. In questo contesto Farnell element14 offre la soluzione MCU SimpleLink di Texas Instruments che svolge un ruolo importante nelle attività di progettazione dell'ecosistema IoT e Automotive.
Introduzione
L'industria automobilistica sta vivendo una importante trasformazione. Per molti consumatori, le automobili si stanno evolvendo in un mezzo sempre più tecnologico, diventando, di fatto, una parte integrante dell'ecosistema digitale. L'automobile moderna è un hosting di tecnologie wireless come GPS, Bluetooth, Wi-Fi, comunicazione near field (NFC) e cellulare (4G / 5G). Tutte funzionalità di connettività complementari per aiutare a migliorare la sicurezza e il comfort dell'utente. Il Bluetooth è il sistema di infotainment in-car che abilita l'utente ad utilizzare funzionalità digitali senza perdere il controllo della guida.
Bluetooth Low Energy
La tecnologia Bluetooth è incorporata in molti prodotti consumer. La bassa energia lo rende ideale in molti aspetti dell'IoT ma soprattutto nel settore Automotive grazie alla sua capacità di comunicare con smartphone ormai onnipresenti, consentendo quindi un nuovo livello di innovazione con i dispositivi connessi. L'idea alla base della connessione virtuale degli smartphone con le automobili è aumentare l'esperienza connessa in macchina per un ambiente più sicuro. Gli smartphone possono anche visualizzare informazioni diagnostiche per aiutare i conducenti a capire situazioni di pericolo. L'estensione alla tecnologia Bluetooth low energy è particolarmente adatta per sensori wireless impiegati nei veicoli, che in genere inviano piccole quantità di dati per brevi intervalli di tempo. L'applicazione fondamentale è il monitoraggio degli aspetti tecnici del veicolo, come quelli relativi alla temperatura del motore, pressione dell'olio e allo stato dell'airbag. I sensori wireless a basso costo, robusti e a bassa potenza offrono l'opportunità di estendere il monitoraggio offrendo un completo check dell'automobile senza l'utilizzo di cavi ingombranti. Il microcontrollore (MCU) wireless SimpleLink CC2640R2F-Q1 si basa su un architettura radio flessibile che supporta Bluetooth 4.2 con possibilità di effettuare l'aggiornamento a Bluetooth 5 per una maggiore velocità o un raggio di azione più lungo.
La soluzione della Texas Instruments
Il dispositivo SimpleLink Bluetooth low energy CC2640R2F-Q1 è un microcontrollore (MCU) wireless destinato ad applicazioni automobilistiche a basso consumo Bluetooth 4.2 e Bluetooth 5 come Passive Entry/Passive Start (PEPS), remote keyless entry (RKE), car sharing, parcheggio pilotato e connettività smartphone. Il dispositivo fa parte della famiglia a bassissima potenza SimpleLink RF a 2,4 GHz. La modalità a basso consumo fornisce un'eccellente durata della batteria con soluzioni a bottone di piccole dimensioni. L'eccellente sensibilità del ricevitore e la potenza di uscita programmabile offrono eccellenti prestazioni RF per l'esigente ambiente automotive (figura 1 e 2).
Figura 1: schema a blocchi del MCU CC2640R2F-Q1
Figura 2: circuito applicativo con il MCU CC26XX
Il MCU wireless CC2640R2F-Q1 contiene un processore ARM Cortex-M3 a 32 bit che funziona a 48 MHz come elemento applicativo principale, e include il controller a basso consumo e le librerie host Bluetooth 4.2 incorporate nella ROM. Questa architettura migliora le prestazioni generali del sistema e il consumo energetico, e libera una quantità significativa di memoria flash per l'applicazione. Inoltre, il dispositivo è certificato AEC-Q100 nella gamma di temperature di grado 2 (da -40 °C a + 105 °C) ed è offerto in un package VQFN da 7 mm × 7 mm wettable-flank. L'industria automobilistica richiede che i produttori di apparecchiature originali (OEM) eseguano il post-assemblaggio di ispezione visiva (AVI) per garantire che le auto soddisfino le attuali esigenze di sicurezza e di alta affidabilità. I package quad-flat no-lead standard (VQFN) non hanno pin/terminali saldabili o esposti che sono facilmente visibili. È quindi difficile determinare visivamente la corretta saldatura del package sul circuito stampato (PCB). Per risolvere questo problema, è stato sviluppato il processo wettable-flank che fornisce un indicatore visivo della saldatura e riducono così i tempi di ispezione e di produzione.
Il core RF contiene un processore ARM Cortex-M0 non programmabile dall'utente che interfaccia l'RF analogico e i circuiti a banda base, e assembla i bit di informazione in un dato pacchetto. Il core RF è in grado di gestire autonomamente gli aspetti time-critical dei protocolli radio (come il Bluetooth a basso consumo energetico), scaricando così la CPU principale e lasciando più risorse per l'applicazione utente. Il core RF ha un blocco SRAM da 4 KB dedicato e viene eseguito inizialmente da una memoria ROM separata. Tra le periferiche distinguiamo un ADC 12-Bit, 8-Channel Analog MUX, Real-Time Clock (RTC) e un sensore di temperatura integrato. Per migliorare l'acquisizione di segnali, la Texas Instruments mette a disposizione anche ADS1148-Q1, un convertitore analogico-digitale (ADC) da 16 bit altamente integrato e preciso che include numerose funzioni per ridurre il costo del sistema e il numero di componenti per le applicazioni di misura di vari sensori impiegati in differenti ambienti applicativi.
Conclusioni
In ambito Automotive abbiamo diverse variabili da tener bene in considerazione al fine di ottenere una corretta gestione della comunicazione Bluetooth. L'ecosistema Automotive non si compone di sole soluzioni wireless per la comunicazione di dati; circuiti di power management e controllo sensoristica trovano facilmente impiego in molte soluzioni interne ed esterne ad un veicolo. Per esempio il TIC10024-Q1 è un interruttore multiplo avanzato MSDI progettato per rilevare lo stato di interruttori esterni in ambito Automotive indipendentemente dal MCU. Il dispositivo monitora 24 ingressi di commutazione diretta per supportare diversi scenari applicativi. La gestione dell'alimentazione e del lighting occupano anche una importante quota di mercato con diverse soluzioni di varie aziende come Maxim Integrated (MAX16990) e Infineon con i suoi regolatori LDO. Il futuro automobilistico è sempre più tecnologico e infotainment.
La soluzione MCU SimpleLink della Texas Instruments è disponibile a catalogo Farnell element14 con consegna 24H e nessun minimo d'ordine
L’introduzione delle nuove tecnologie wireless ha come primo fine quello di migliorare la sicurezza, evitando distrazioni con il cellulare ormai diventato insostituibile.