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FRAMメモリーによる、組み込みシステムデータの記録の簡素化

FRAMメモリーによる組み込みシステムデータの記録の簡素化 1 min Thought Leadership 選択肢が明確な場合、決断はより簡単です。白黒、正誤などの選択では、選択後に後悔することはありません。ところが、白黒に加え、多くの色合いのグレーからいずれかを選択するとなると、本当にストレスです。強誘電体メモリー（Ferromagnetic Random Access Memory、 FRAM ）が商業市場に流通し、複数の色合いのグレーからいずれかの選択を迫られるようになるまでは、二者択一の選択に安住していました。このときまで、組み込みシステムデータの記録用ハードウェアの選択肢は、スタティックRAM（Static Random Access Memory、SRAM）とフラッシュのみでした。プレFRAM時代に仕事をした方々には、フラッシュの比較的低い書き込み耐久性によるSRAMデータインテグリティーの問題について妥協しなければならなかった私の苦労をご理解いただけると思います。そのような経験のない方々のために説明します。 FRAMとSRAMおよびフラッシュの比較 2005年に初めてFRAMに出会った私は、その特性にすっかり魅了されました。実装費用が高かったため、自分の設計にFRAMを使用できるようになるまで3年ほど待たなければなりませんでした。FRAMのメリットを称賛する前に、SRAMとフラッシュについて簡単に振り返っておきましょう。いずれも独自の機能で広く使用されているメモリーチップです。 SRAMは、揮発性メモリーの一種です。つまり、電源が取り除かれたり電力供給が中断したりした場合、メモリーに格納されているデータは消去されます。SRAMの優れた点は、無制限に書き込みできることです。つまり、使用するにつれて物理的に劣化することがありません。データを小さな電池のなすがままにさせないでくださいその対極にあるのが、非揮発性のフラッシュメモリーです。電源供給が途絶えてもそのまま残っている必要があるトランザクションログの格納に特に有用です。唯一の欠点は、書き込み可能回数が少ないことです。多くの場合は数万回以内です。この限界に達すると、書き込もうとしてもメモリーの各セルに情報が格納されなくなります。 FRAMは、SRAMメモリーとフラッシュメモリーの長所を受け継いだメモリーチップです。FRAMは、非常に高い書き込み耐久性を備えた非揮発メモリーです。現在、数兆回とはいかないまでも数十億回の書き込みが可能です。さらにうれしいことに、FRAMの製造プロセスが成熟し、価格が劇的に下がりました。当然のことながら、FARMは、組み込みシステムにおけるデータ記録アーキテクチャーの設計方法を変えました。

RS485はワイヤレス通信テクノロジーの時代を生き延びられるか

RS485はワイヤレス通信テクノロジーの時代を生き延びられるか 1 min Blog 私は、携帯電話業界に最近復帰したNokia 3310をこよなく愛しています。この製品を使ったことがないなら、あなたは近年の歴史において最も信頼性と耐久性が高い携帯電話の1つを知らないことになります。2000年初期とは異なり、現在ではくるみ割り器としても使えたり、高所からの落下にも耐えられたりする携帯電話は滅多に見られません。電子設計において、これと同じような堅牢性と信頼性を持つのが、RS485通信です。Nokiaと同様に、私はRS485をいつまでも使い続けるつもりです。しかし、ワイヤレス通信テクノロジーが日々ますます遍在的になるにつれ、この多くの実績のあるプロトコルも過去の遺物となってしまうのであろうかという考えに駆られることがあります。 RS-485とアプリケーション私はNokiaを愛していますが、以前に文字にも電話にも応答しない女の子とデートしたことがあります。彼女が会話さえ拒否するようになるまで、私はこれを問題とは思っていませんでした。結局のところ、人間関係も電子回路も、連絡が無ければ正しく機能しないということです。電子機器は多くの場合、互いに数百メートルも離れた場所に、理想的ではない電気的環境で設置されます。このため、電気的な干渉、距離、速度の懸念に信頼性の高い方法で対応できる通信方法が求められます。干渉 : RS485 は半二重の差動モードでデータを伝送するシリアル通信プロトコルの電気的特性を定義する規格です。差動信号とより線ペアケーブルにより、RS485上で伝送されるデータは1200mまで伝達可能で、信号の干渉に対しても高い耐性があります。プロセス自動化においては、RS485が今でも主流です距離 : Nokiaによって解決できなかったもう1つの通信の問題は、欧州へ旅行中に、北米に住んでいるガールフレンドに電話したときのことです。9時間の時差があるため、私が起床して一日の行動を開始する頃、彼女は寝る前ということになり、互いに関係を保つことが困難になりました。もしも私たちがRS485のような通信の専門家であり、位置の相違の問題を解決できたならうまく行っていたでしょう。異なる場所で動作するデバイスには、それぞれ異なる接地ポイントがあり、相対電圧も異なります。RS485では、2つのデバイスが参照しているGNDの電位が異なる場合でも、データインテグリティーは無事に保たれます。これは、RS485が差動信号を使用し、論理1は一対のデータラインの中で論理0により反映されるためで、データ信号をGNDに対して参照するシングルエンドの信号とはこの点が異なります。速度 : 最大距離における伝送速度は100kbpsと規定され、これはほとんどのアプリケーションで十分以上の速度です。これに対してRS232などの標準はシングルエンドの信号処理を使用しているため、最大で15mまでしか伝達できません。これに近い性能を持っているのはCANバスで、 1,000mの距離で50kbps までの伝送速度を実現できますが、RS485と比較して、ファームウェアレベルでの実装ははるかに困難となります。 RS485は電気的な標準のみを定義しており、インターフェイスのプロトコルは Modbus

IoTストレージ技術: 超低消費電力CBRAM

IoTストレージ技術: 超低消費電力CBRAM 1 min Thought Leadership ずっと昔、あのフロッピーディスクを使っていたことを覚えていますか? 私のコンピューターにフロッピーディスクドライブが2つ付いていたのを覚えています。一方のドライブにプログラムの入ったディスクを入れ、もう一方にデータ用のディスクを入れていました。そのうち、ハードディスクという驚くべき発明品が登場し、保管容量は爆発的に増えました。メモリ容量は、まだ増加を続け、今ではサイズは、それほど有用な要素でなくなりつつあります。モノのインターネット（IoT）の場合、エネルギー消費が次の重要項目です。スマート家電からスマートシティまで、あらゆるものが構想されており、これらが機能するには、非常に消費電力が低いメモリが必要となります。そこで、超低消費電力CBRAM（導電性ブリッジングランダムアクセスメモリ）の出番です。Adestoは、他のストレージ技術の1/100の電力で動作できるかもしれない、この技術を推進している主要な企業です。もはやこれらは必要ありません。低消費電力の要件先ほど、ストレージのサイズは問題ではない言いましたが、それは嘘です。デバイスが小型化するとともに、小さなバッテリーで動作できる、より小型のメモリが必要となります。特にウェアラブル機器は、フォームファクターの小型化と効率的なエネルギー利用について、この傾向を促進しています。機械の小型化に加えて、広域IoTセンサーネットワークも、低消費電力ソリューションを必要としています。メモリが増加しただけでなく、計算能力も向上しました。今日のスマートフォンは、NASAが月旅行に使用したコンピューターより何百万倍も強力であると言われています。ウェアラブル電子機器は、まだまだそのレベルに達していませんが、その方向に向かっています。より強力になりつつあるだけでなく、スマートウォッチは、センサー機能の統合を始めつつあり、高度なユーザーインターフェイス（UI）とサポートアプリケーションを既に備えています。プロセッサー、センサー、アプリは、動作するためにエネルギー効率の高いメモリを必要とします。そうでなければ、1日に何度もウォッチを外して充電することが必要になり、誰もそれは望みません。低消費電力を本当に必要とするもう1つの領域は、低消費電力高域ネットワーク（LPWAN）で使用されるデバイスです。人は長い間、「スマートシティ」を構想してきました。そこでは、自動車が自分で駐車スペースに止まり、インフラが効率的に監視、保守され、公共の利益を求めてデータマイニングが行われます。これらのシステム全てに共通していることは、何でしょうか

シームレスで便利な未来のウェアラブル技術

シームレスで便利な未来のウェアラブル技術 1 min Thought Leadership 若い頃、私はある種のオタクでした。今でもそうかもしれません。最も目につくオタクの兆候は、ファッションセンスの欠落でした。ワードローブにあったのは、夏以外いつも着ていたハイソックス、カーゴショーツ、茶色いパックマンのパーカーだけでした。私の関心は、自分の見た目より小さな機器や装置にありました。今でも、洋服より電子機器に興味はありますが、この2つの間の境界線は消えつつあります。現在のウェアラブル技術は、時としてかっこ悪く、流行遅れの感があります。そのような理由で、将来のウェアラブル技術は、私たちが既に身につけているものにシームレスに統合されることになるでしょう。ただし、見た目だけが問題というわけではありません。ウェアラブル界では使い勝手も重要な要素です。次世代のデバイスは、現在の製品より簡単に操作できる必要があります。シームレス Heelysのローラーシューズを覚えていますか? 私は1足も持っていませんでしたが、ローラーシューズを履いた子供たちはとにかく最高にクールでした。最も印象的なことは、Heelysがホイールをどれほどシームレスに靴に埋め込んだかという点でした。この靴を履いた人が夕日に向かって滑り始めるまで、この靴が他の靴と違っているようには見えませんでした。同じように電子機器は衣服に組み込まれるでしょう。衣類に回路を組み込むことを試みたデバイスは既にいくつか存在しますが、立派に機能しているものばかりではありません。企業が不格好路線からおしゃれ路線へ迅速に切り替える際、フレキシブル回路のようなものが役立ちます。目新しいものは何もないと言われますが、明らかにウェアラブル技術も例外ではありません。ウェアラブルは最近の技術とみなされていますが、コンピューターが普及し始めた頃のある例から、やってはならないことが思い浮かびます。それは、任天堂のパワーグローブです。これは全ての機能がウェアラブルでしたが、大き過ぎ、不格好、使いにくい、ファッション性に欠けるなどの欠点がありました。それはそれとして、もしこのパワーグローブを持っていれば1回は使ってみるでしょう。より最近の電子機器でファッション性が欠落している例は、「 Beauty and the Geek 」のキーボードパンツでしょうか。基本的には、ズボンの股部分にキーボードを配置したかったようです。技術が衣類に組み込まれてはいますが、シームレスと呼べるものではありません。非常にかっこよくもあり、かっこ悪くもあるパワーグローブ。画像著作権: Flickrユーザー mmechtley ものごとの正しい/誤った実行方法の例を提示してくれる企業として、 Sensoria があります。少し前に、同社のスマートソックスについての記事

高齢者の独り暮らしを支える新たなIoTテクノロジー

高齢者の独り暮らしを支える新たなIoTテクノロジー 1 min Thought Leadership 私の祖母はこの7年間、両親の家と同じ通り沿いに住んでいます。ここに越してきたのは、彼女のアルツハイマー病が発覚し、独り暮らしはもうできないのではないかと両親が感じた後のことです。しかし、テクノロジーのおかげで、祖母は半ば独立した生活を送ることができています。私の母は監視カメラを使って、祖母が安全に満足して過ごしていることを確認し、必要があればいつでも彼女のもとを訪れます。この方法では祖母が介護施設に入らずに済みますし、両親も過度な負担なしで祖母の世話をすることができます。高齢者とその子供の多くはそれぞれが独立した暮らしを望みますが、健康面と安全面を考えると、そうもいかないことが少なくありません。新しいスマートセンサーアレイとモノのインターネット（IoT）を使用したスマートホームシステムを利用すると、お年寄りが可能な限り独立した暮らしを営むことができるようになります。高齢者の独り暮らし自宅を離れたいと考える高齢者はほとんどおらず、その子供の多くも自身の自宅に迎え入れることを希望していません。健康および安全上の懸念からやむを得ない場合もありますが、今後はそれほど急がなくても済むかもしれません。 American Association of Retired Persons（AARP）の調査によると、高齢者の90%が自宅に住み続けることを希望しています。成人した子供もまた、高齢者の介護に不安を感じています。高齢な親の世話には、場合によって高額な費用と多大なストレスが伴い、何年にもわたって続く可能性があります。このような懸念から、子供が親を介護施設に入れざるを得なくなり、結果的に高齢者の生活の質が低下することも少なくありません。

PLCと組み込みシステムとの比較: ユニット単価が高くてもPLCを選択すべき場合

PLCと組み込みシステムとの比較: ユニット単価が高くてもPLCを選択すべき場合 1 min Thought Leadership 評判の高い、豪華なレストランで夕食を取ったことがありますか? そのときは、かなりの金額を支払ったことでしょう。しかし、素晴らしい夕食を希望し、それを楽しめたなら、その金額は十分に価値のあるものだったはずです。これに対して、平均的な地元のレストランで、サンドイッチが予想額より20ドル高かったら、馬鹿げた話だと思うのが当然です。このような場合は、そのお金で料理教室に通い、自分で料理を作った方がずっとマシというものです。私は電子機器設計者として、プログラマブルロジックコントローラー(PLC)やローカライズされた組み込みシステムで同様の経験があります。PLCを、ローカライズされた組み込みシステムに置き換えることで、コストを大幅に削減できます。しかし、豪華な夕食が支払い金額に見合う価値があるように、より高価な選択肢であるPLCの方が適切な選択となる状況もあります。 PLCとその応用プログラマブルロジックコントローラーは産業用に特化したコンピューターです。入力信号(デジタルまたはアナログ)を監視し、論理演算を実行し、特定の出力信号を出力するようカスタムプログラムされています。PLCは堅牢であることが知られており、産業用の極端な環境や、障害がほとんど許されないようなアプリケーションで一般に使用されます。 PLCが一般的なのは、モジュール構造のためです。これによって、プラグアンドプレイの手法で簡単に組み入れできます。最も基本的な構造は、中央処理装置(CPU)、電源、入力/出力（I/O）モジュールで構成されます。PLCのプログラミングは、マイクロコントローラーのコーディングよりも簡単です。これは、製造業者から供給されるラダー図、機能ブロック図、およびソフトウェアについての構造化テキストを中心としてプログラミングが行われるためです。 PLCは産業用アプリケーションにおいて珍しいものではありません。生産ライン、交通信号、エスカレーター、HAVAシステムなどに一般的に使用されています。これらのPLCは基本的なデータ操作機能があり、 Modbus や DeviceNet など各種の通信プロトコルを対応できます。これらの機能から、自動制御システムに好んで使用されています。 PLCの設定はほとんどプラグアンププレイで行われます。ローカライズされた組み込みシステムがPLCに置き換わることがある理由一般に、組み込みシステムとは、ハードウェアとソフトウェアが連携動作し、アプリケーション固有の機能を提供するものと定義されます。電子機器設計者の視点からは、これはマイクロコントローラー(MCU)、メモリチップ、電源管理回路、通信モジュール、入力/出力機能で構成されます。これはPLCと似ていますが、両者の間には明確な相違点があります。

1つのGND接続によって100台のMP3プレイヤーに問題が発生した理由

1つのGND接続によって100台のMP3プレイヤーに問題が発生した理由 1 min Thought Leadership テクノロジーは偉大なもので、確かに人生の特定の部分を楽にしてくれました。しかし、子育て、コーディング、電子機器の設計、そして時にはこのような記事を書いていると、最高のアプリを使用しても、日々のストレスを低減できなくなることがあります。例えば、私は今朝塩と砂糖を間違えて、子供の大好きなお粥に混ぜてしまいました。私の小さなミスにより、私の5歳の子供はGordon Ramseyと張り合えるくらい騒ぎ立ててしまいました。同様に、ごく小さなミスにより、優れた設計が台無しになることもあります。非常に運が良ければ、そのミスは子供の癇癪に10分間付き合う程度の問題で済むかもしれません。残念ながら、PCB設計の世界では、これは数百もの欠陥のある設計を処理することになるのが普通です。私は5年前に、まさにこのような例を経験しました。小さな設計ミスのせいで、きっかり100台のカスタマイズされたMP3プレイヤーが、左チャンネルの音声に障害を持つことになってしまったのです。このミスは大きな苦痛であったため、今でも詳しい点を全て覚えています。 GNDが同じであっても異なる場合 MP3プレイヤー、またはオーディオをベースとする他のPCBプロジェクトの設計を開始する前に、何が重要なのかに集中する必要があります。そして、場合によってはこれは十分に明確ではありません。私は今朝、息子にお粥をあげることが目的だと考えていましたが、本当に肝心なのは正しい砂糖を入れることだったわけです。それと同様に、どのような種類の特化した集積回路（IC）を使用するかに気を取られていたところ、本当に決定的なのは電子回路における各種のGNDの重要性を知ることだったということが考えられます。大学の回路設計の講義では、電力GND、デジタルGND、アナログGNDについて学びます。全てのGNDが同じではありません。オーディオプレイヤーを設計するときは、アナログとデジタルのGNDを取り扱う必要があります。これらのGNDは回路図に、異なるシンボルで表示されますが、PCBレイアウトでは互いに接続されているように見えます。 GND配置についてのいくつかのベストプラクティスを見ると、ほとんどの場合にこれらを単一の点、たとえばスター型GNDに接続することが推奨されています。この助言を無視することは許されませんが、オーディオ設計の全体で最もやってはいけないことは、単一のGNDプレーンを持つことです。オーディオGNDとデジタルGNDを単一の点で接続すると、オーディオチャンネルに干渉が起き、しかも原因がそこにあると判別するのは困難です。私は、オーディオICをマイクロコントローラー（MCU）に接続しているシリアルペリフェラルインターフェイス（SPI）の信号が干渉を引き起こしていることに気付かなければ、数万ドルの損失を引き起こし、大幅な修正を必要としたかもしれない経験があります。しかし、それに気づいても、100台のMP3プレイヤーに影響を及ぼす問題点を手作業で修正するため、私のチームは長時間の作業を余儀なくされました。 GNDの接続場所が重要な理由この失敗から、私は電子機器の設計における最も大きな教訓の2つを得ました。まず、テクニカルユーザーガイドは常に全部読むことです。次に、各種のGNDプレーンをどこに接続するかは重要だということです。最初の教訓に従っていれば、この惨劇は避けられたでしょう。元の設計で私が失敗したのはこの部分です。 GNDプレーンでの失策は惨劇を招くことがあります。