Cypress revela o novo PSoC 6

PSoC 6

Olá caro leitor! Como vai? Nessa minha nova andança trabalhando com desenvolvimento de smart wearables tenho lidado e reparado mais em circuitos integrados que tem por alvo resolver problemas de conectividade sem fio. Mais que isso, SoCs capazes de transformar aquele sensor ou atuador inteligente em um dispositivo conectado, o legítimo: IoT enabled. Após uma grande aventura (experiência positiva) com os microcontroladores Cypress com Bluetooth Low-Energy (BLE) integrado, os PSoC BLE, tive a notícia que essa fabricante vai trazer uma solução que pode ser aquela resposta para o seu projeto de dispositivo conectado seja ele vestível ou não, o PSoC 6.

 

 

System-on-Chip programável

 

É como a Cypress Semiconductor chama seus microcontroladores, o conceito envolvido (que em detalhes foge ao escopo desse artigo) é literalmente que os periféricos do seu microcontrolador sejam programáveis no formato de building blocks e depois interconectados, é como se o usuário literalmente desenhasse um esquema elétrico e pudesse graficamente configurar seus blocos, unindo-os através do firmware principal desenvolvido para a central de processamento. Cada série PSoC possui uma CPU diferente, como por exemplo o CYBLE que utilizei, baseado no PSoC4, a CPU é um conhecido ARM Cortex-M0.

 

Arquitetura do PSoC
Figura 1: Arquitetura do PSoC

 

A figura 1 mostra como um PSoC é por dentro, reparem na quantidade de blocos programáveis, vejam que a CPU é apenas mais um desses blocos. Outro destaque vai para o sistema digital que permite criar circuitos digitais personalizados utilizando lógica programável, o mesmo vale para o subsistema analógico.

 

 

O PSoC 6, o que traz de novo?

 

A Cypress resolveu com essa nova família integrar blocos comuns para dispositivos conectados com escalabilidade de poder de processamento, a ideia é realmente cobrir um "buraco" existente entre SoCs wireless tipicamente dotadas de uma CPU ARM Cortex-M0 e processadores capazes de rodar uma pilha completa WiFi possuidor de um núcleo ARM Cortex-M4 ou superior com frequência de operação típica acima de 100MHz. A figura abaixo mostra onde o PSoC 6 seria inserido.

 

Aplicação do PSoC 6
Figura 2: Aplicação do PSoC 6

 

E como preencher esse espaço vazio? Bom a Cypress manteve seu conceito de periféricos programáveis, ou seja, continua tudo simples, porém ela adicionou o rádio BLE (já existente em algumas famílias) e adicionou duas, sim duas unidades de processamento: um ARM Cortex-M0 e um ARM Cortex-M4, com isso enquanto o M4 executa rapidamente funções que envolvam processamento de dados, com seu poderoso conjunto de instruções que incluem SIMD + DSP, o M0 toma conta de execuções cujo o tempo de resposta não seja crítico, ou  de tarefas envolvendo os links de comunicacão. Essa separação permite o desenvolvimento de algoritmos avançados para controle de consumo de energia, reduz o tempo de processamento de dados, além de permitir embarcar mais inteligência em sensores e atuadores conectados, sem sacrificar o baixo consumo de energia.

 

Vamos dar uma olhada em como ele é? Observem a figura 3:

 

Arquitetura interna do PSoC 6
Figura 3: Arquitetura interna do PSoC 6

 

Eis a PSoC 6 por dentro de forma simplificada com sua arquitetura dual core que mencionamos. Reparem que existe o mecanismo de Inter Processor Communication (IPC), cuja finalidade já foi abordada na série de Microcontroladores Assimétricos, que consiste em comunicar as duas CPUS. Além disso merece destaque o bloco TEE (Trusted Execution Environment) oferece um ambiente de execução de código seguro, contendo proteção e controle de acesso a regiões critícas de memória, combinado com interfaces básicas para separação entre código de usuário e kernel do sistema (que pode ser tipicamente um RTOS).

 

Também chama a atenção o bloco CRYPTO, que como o nome sugere, trata-se de um co-processador responsável por acelerar operações de criptografia, permitindo que o usuário explore algoritmos para cifrar e decifrar seus dados de interesse, preocupando-se menos se seu conteúdo será lido ou não pelo canal de comunicação aéreo.

 

O bloco UDB, clássico entre todos os PSoC, trata-se de um bloco para geração de circuitos digitais personalizados. O usuário tem controle do que programar, ou pode utilizar os modelos oferecidos no ambiente de desenvolvimento para os PSoC ( PSoC Creator).

 

O rádio BLE integrado para facilitar o desenvolvimento de aplicações que utilizam um canal sem fio com baixo volume de dados e precisam de baixo consumo de energia. É aqui onde os PSoC se diferenciam, em cerca  de 15 minutos você, usuário, consegue criar uma aplicação do zero (não, não estou falando dos projetos exemplos) com suporte a BLE utilizando a configuração visual do rádio e pilha de software.

 

 

O que a Cypress espera resolver com o PSoC 6?

 

  • Conectividade flexível: Um dispositivo capaz de se conectar a um gateway em modo de baixo consumo de corrente utilizando o BLE, porém quando necessário conectar-se diretamente a um serviço em nuvem para transmissão de massas maiores de dados, podendo escolher qual o canal vai utilizar em tempo de execução. A figura abaixo demonstra esse caso de uso:

 

Conectividade flexível com PSoC 6
Figura 4: Conectividade flexível com PSoC 6

 

  • Segurança escalável: A ideia da Cypress, combinando os blocos TEE e CRYPTO, é prover a infraestrutura para o desenvolvimento de dispositivos conectados resistentes aos chamados cyber-attacks que, com o advento desse tal IoT, tem se tornado preocupação de desenvolvedores de dispositivos para automação residencial. Vejam na figura os múltiplos serviços de segurança oferecidos pelo PSoC 6:

 

PSoC 6 como microcontrolador seguro
Figura 5: PSoC como microcontrolador seguro

 

  • Controle eficiente de motores: Sim algumas variantes do PSoC 6 oferecem apenas o núcleo ARM Cortex-M4, mas mais que isso, além das tradicionais pilhas de software em formatos de blocos configuráveis. As variantes para os atuadores inteligentes vão oferecer a pré-certificação funcional e segurança de classe B, fundamental para dispositivos de linha branca (equipamentos de cozinha, lavadoras, fogões):

 

Controle de motor seguro com PSoC 6
Figura 6: Controle de motor seguro com PSoC 6

 

  • Solução para HMI (Human Machine Interface) em um único chip: A ideia é concentrar dispositivos de entrada de usuário (botões, teclado), e saída (displays, indicadores) em um único chip capaz de lidar com isso. Para tal todos os PSoC 6 contam com componente Capsense para utilização de botões capacitivos (de menor custo) no lugar de chaves mecânicas ou equivalentes resistivos. As UDB oferecidas em algumas variantes poderão implementar um controlador em hardware para envio de dados de framebuffer direto ao display, deixando a CPU livre para tarefas de processamento básico de imagem, multiplos SCB, que podem tornar-se praticamente qualquer tipo de interface de comunicação série, ou seja, I2C ou SPI para leitura de sensores inerciais ou ambientais (úmidade, temperatura ou iluminação). Abaixo vejam o que pode ser oferecido em algumas variantes:

 

PSoC 6 como solução para HMI
Figura 7: PSoC 6 como solução para HMI

 

 

Mais informações? Onde encontrar?

 

A Cypress está fazendo uma divulgação aos poucos, para isso criou a comunidade PSoC 6 Early Adopter, que pode ser acessada aqui, basta que o interessado se cadastre gratuitamente para receber as notícias do lançamento que parece próxima. Adicionalmente, a Cypress, em seu website, já colocou uma bela foto da primeira placa de avaliação baseada no PSoC 6 referenciada nos seus tradicionais Pioneer Kit, vejam abaixo o aspecto dela:

 

Pioneer Kit PSoC 6
Figura 8: Pioneer Kit PSoC 6

 

Merece destaque a variante do PSoC 6 que vai figurar nessa bela placa. Trata-se da versão com os blocos de conectividade,  ou seja, o rádio BLE integrado (sim, você não leu errado, estamos falando de BLE 5.0) além da interface SDIO para comunicação direta com as SoC WIFI WICED, também da Cypress. Com essa interface de alto volume de dados e com velocidade elevada poderão ser trafegados usando esse pequeno PSoC notável.

 

 

Conclusão

 

O objetivo deste artigo é chamar a atenção dos desenvolvedores para mais uma solução programável que quer ajudar com o desenvolvimento de dispositivos conectados, tentando combinar o melhor entre processamento, periféricos, conectividade, baixo consumo e programável de forma a se esperar de um PSoC. Aliás esse é um dos microcontroladores que pretendemos availar na série sobre multicore assimétrico tão logo tenhamos a pioneer kit em mãos. Um agradecimento especial ao colega e também articulista Rafael Dias, que compartilhou a notícia conosco. E você leitor, gostou? Quer bater um papo a respeito? Ficou com alguma dúvida? Deixe seu comentário e vamos enriquecer com um debate legal. Até a próxima!

 

 

Referências

 

Comunidade Early Adopter PSoC 6

PSoC 6 Hotsite

PSoC 6 Product Brochure (Precisa logar no Early Adopter)

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Licença Creative Commons
Cypress revela o novo PSoC 6 por Felipe Neves. Esta obra está licenciado com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.
Felipe Neves
Desenvolvedor, agnóstico em termos de tecnologia, portador de sangue maker. Procura exaustivamente por formas de transformar a ciência "engessada" das universidades no "simples de fazer" para o mundo real. Compra o pão com o dinheiro que ganha brincando de fazer software de tempo real para smart wearables sem esquecer o background em eletrônica. Possui interesses em tópicos como processamento digital de sinais, software de tempo real (bare-metal ou OS hosted) e fusão de sensores e hardware para aquisição de dados. Por ai dizem que sou mestre em engenharia elétrica(USP) e tecnólogo em eletrônica oriundo da FATEC.

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