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Proporcionar energía limpia, confiable y administrada es un paso crucial en el diseño exitoso de sistemas embebidos con circuitos integrados de alto rendimiento como el nRF5340.

nRF5340. Imagen utilizada por cortesía de Nordic Semiconductor

Primero, necesitará condensadores de desacoplamiento y tal vez una o dos bolas de ferrita, y puede leer sobre este aspecto del diseño de la fuente de alimentación en la serie Clean Power for Every IC de AAC. También es posible que deba considerar problemas térmicos, reducción de ruido (tanto en reguladores lineales como reguladores de conmutación) y circuitos para recargar una batería.

Supervisando tu poder

En este artículo, no quiero centrarme en generar, modificar o entregar energía a los circuitos integrados. Algo más que debemos hacer es "vigilar" nuestros rieles de energía por medio de circuitos de supervisión o monitoreo. Este tema se me ocurrió cuando estaba explorando la hoja de datos (781 páginas) para el nRF5340, que incluye (entre muchas otras características) un módulo de supervisión de la fuente de alimentación:

Módulo de supervisión de la fuente de alimentación. Imagen utilizada por cortesía de Nordic Semiconductor

El propósito básico de un circuito supervisor es detectar imperfecciones en el voltaje de una fuente de alimentación. Estas imperfecciones se comunican de una manera que ayuda al sistema a responder (si es necesario), ya sea abordando el problema del suministro de energía o modificando el estado operativo de los circuitos de carga.
La supervisión es especialmente importante cuando trabajamos con microprocesadores porque son lo suficientemente "inteligentes" como para causar serios problemas si no reciben la alimentación eléctrica para la que están diseñados.
Mientras que los componentes más simples, como los transistores o los amplificadores, generalmente fallarán de una manera relativamente predecible y benigna, un procesador alimentado por un voltaje de suministro insuficiente podría funcionar mal de una manera que es más similar a "volverse loco" o "enloquecer". La operación periférica puede cambiar, los datos de RAM pueden perderse, las instrucciones pueden ejecutarse incorrectamente … ¿y si el procesador controlara un misil, un dispositivo médico o una máquina industrial?
Numerosos circuitos integrados de administración de energía (como el nanoPower de Maxim Integrated) están disponibles para ayudarlo con sus necesidades de supervisión. Los microcontroladores y otros tipos de circuitos integrados de procesador con frecuencia (hoy en día, tal vez casi siempre) incluyen supervisión de energía en forma de reinicio de encendido y tal vez un detector de apagón.
Sin embargo, no hay garantía de que este módulo integrado cumpla con las especificaciones de su aplicación particular y, en consecuencia, puede optar por complementar las capacidades del procesador con la funcionalidad proporcionada por un IC supervisor externo.

Una solución de RF (muy) altamente integrada

El nRF5340 tiene un módulo supervisor con todas las funciones con reinicio de encendido, reinicio de caída de voltaje y un comparador de falla de energía que notifica al procesador cuando el voltaje de la fuente de alimentación cruza los umbrales configurados por el usuario.
Sin embargo, esto es solo un elemento en una larga lista de características:
Soporte para Bluetooth 5.1, Zigbee, Thread, comunicación inalámbrica patentada de 2.4 GHz y comunicación de campo cercano
Arme CryptoCell-312 y AES de 128 bits para una operación segura
Potencia de transmisión de RF programable hasta +3 dBm
Sensibilidad de recepción de RF de –97.5 dBm a 1 Mbps
USB, UART, SPI e I2S para comunicación digital
Conversión A / D de 12 bits y 200 ksps

Diagrama de bloques de nRF5340. Imagen utilizada por cortesía de Nordic Semiconductor

¿Son dos procesadores mejores que uno?

Como puede ver, este sistema en chip incluye dos procesadores Arm independientes, cada uno con su propio grupo de periféricos.
Uno de estos procesadores se llama el "núcleo de la aplicación"; admite instrucciones de procesamiento de señal digital, tiene una unidad de punto flotante de precisión simple y opera en frecuencias de hasta 128 MHz. El otro procesador, el "núcleo de red", está optimizado para la operación de baja potencia. Está restringido a 64 MHz, tiene menos funciones y contiene la pila de protocolos inalámbricos.
Nordic afirma que el nRF5340 es el primer SoC de comunicación inalámbrica del mundo que integra dos procesadores Arm Cortex-M33. Eso me interesa aún más por qué exactamente el chip tiene dos procesadores. Después de leer la descripción general de la pieza y revisar el resumen del producto, todavía no tengo claro exactamente cómo estos dos procesadores separados deben funcionar juntos.
Mi mejor interpretación de la información que leí es que el núcleo de la aplicación está destinado más a un trabajo intenso de procesamiento de señal, mientras que el núcleo de la red proporciona una operación de menor potencia e implementa los protocolos de radio. Pero esto por sí solo no justifica, al menos no en mi mente, la presencia de dos procesadores completamente separados. Me interesaría saber por qué Nordic Semiconductor eligió esta arquitectura de doble procesador y las ventajas específicas que ofrece al diseñador.

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Nordic indica que el trabajo de diseño que involucra dispositivos en las series nRF51, nRF52 o nRF91 se puede transportar con bastante facilidad a un proyecto nRF5340. Si tiene experiencia con cualquiera de estos dispositivos, no dude en compartir sus pensamientos en la sección de comentarios.