電子發(fā)燒友網(wǎng)訊:飛思卡爾的MCU正向廣泛的智能嵌入式控制領(lǐng)域滲透,尋找用武之地。在易維訊主辦的第二屆“產(chǎn)業(yè)和技術(shù)趨勢媒體研討會”上,飛思卡爾半導(dǎo)體(中國)有限公司高級市場營銷及業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃耀君先生就MCU發(fā)展趨勢和用戶需求變化/挑戰(zhàn)做出了相應(yīng)的闡述,并進(jìn)行非常具體的技術(shù)性分析。
未來MCU的發(fā)展趨勢?
(1)高低端用戶的期待
“在跟客戶交流的過程中,我了解到:關(guān)于對微控制器的選擇,中小型客戶傾向于稍微高端一點(diǎn)的,因?yàn)樗麄兿M趯砉δ芴嵘臅r候不用換設(shè)備。”黃耀君說,“當(dāng)然,業(yè)界也推出了一些低于50美分的32位微控制器,在現(xiàn)在來說這個價格是相當(dāng)?shù)偷摹!?/p>
同時,除了低端之外,在高端方面也能看到32位機(jī)的應(yīng)用。以前,一些客戶會選擇信號處理器去做馬達(dá)或者電源控制,現(xiàn)在他們或許也會像是否能用32位完成需求。畢竟它在微控制器上比較通用,若萬一因?yàn)楣┴浀雀鞣矫嬖驅(qū)е滦枰薷脑O(shè)計(jì),8為微處理器會很麻煩的,而使用基于ARM內(nèi)核的32位處理器處理起來就很方便了。正是看到客戶這方面的考慮,飛思卡爾才會在微控制器上根據(jù)不同的方向去選擇低端和高端化應(yīng)用。
(2)開發(fā)平臺的選擇
此外,飛思卡爾通過第三方或媒體等媒介發(fā)現(xiàn)在國內(nèi)也有很多知名廠商在做32位機(jī)。并且,在這個過程中,黃耀君發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象,如果是自己做設(shè)計(jì),超過50%的客戶愿意選擇同一個平臺,而不愿更改平臺。正因?yàn)榭吹竭@個趨勢,飛思卡爾以后可能有機(jī)會去統(tǒng)一整個平臺為嵌入式控制的微控制器。飛思卡爾看到這個發(fā)展趨勢,并且也在往這個方向發(fā)展。
(3)安全性和多核趨勢
客戶對微控制器的要求越來越高,如對低功耗的追求,器件安全功能的要求??蛻舻囊笠矔r刻驅(qū)使著飛思卡爾對微控制器的優(yōu)化(如:M0+功能比M0強(qiáng),功耗比它低10%左右)。而用來衡量MCU到底有多強(qiáng)的新標(biāo)準(zhǔn)亦隨之出臺,如CoreMark標(biāo)準(zhǔn)。
多核概念在智能手機(jī)和平板電腦上很流行,對于微控制器而言,多核也是未來的一大發(fā)展趨勢。黃耀君談到:“在跟客戶交流的時候,我們也看見了客戶對多核的要求,例如MCU的核等等。”
(4)客戶在高壓方面的要求
在高壓方面,由于MCU需要高電壓的驅(qū)動(主要是驅(qū)動電機(jī)),且客戶還希望芯片更加集成化,畢竟這樣成本會更低。飛思卡爾緊緊把握客戶需求,生產(chǎn)一些高電壓MCU,稍微低一點(diǎn)的可達(dá)1.71V,若是需要驅(qū)動馬達(dá),電壓也能達(dá)到10幾伏。飛思卡爾會根據(jù)不同需求給客戶提供相應(yīng)的產(chǎn)品。
客戶有哪些需求?
(1)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
黃耀君提到,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,可以是有線,也可以無線的。飛思卡爾的很多客戶在物聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用中,WIFI居多。具體來說,在家庭自動化應(yīng)用中,ZigBee使用得較多一點(diǎn);智能抄表的應(yīng)用領(lǐng)域,sub—GHz使用的較頻繁;另外還有BT/BTLE的使用。如果是點(diǎn)對點(diǎn),很多客戶就會選擇專用的2.4G,其主要好處是便宜。
現(xiàn)在很多客戶都希望能有一個Linux和uCOSII。eGui是一個新的發(fā)展方向。比如說幫助客戶去做一些設(shè)計(jì)。最底層就是uCOS,再往上面就是APR的應(yīng)用層。這個能用于所有醫(yī)療設(shè)備(有很多飛思卡爾的客戶也提出了這樣的要求)。在馬達(dá)控制上則需要算法庫的支持。對客戶而言,Linux或uCOSII很重要,需求也越來越大。幾年前是1:8,但現(xiàn)在是1:4。主要原因是OS對于圖象的要求越來越高。所以飛思卡爾也根據(jù)具體需求在其產(chǎn)品設(shè)計(jì)的幾個方面上做了不小的調(diào)整。
圖 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用舉例介紹
此外,還有技術(shù)性比較強(qiáng)的upgrade。Upgrade講的主要是一個產(chǎn)品能夠通過USB口,對程序進(jìn)行更新。如果有新的版本程序出來,馬上插入USB口對其進(jìn)行更新。這樣做的好處在于,可以直接通過USB口對客戶應(yīng)用的程序進(jìn)行更新,而毋須把產(chǎn)品拿回去給供應(yīng)商,讓他拆下來再做更新。
(2)關(guān)于EMC
“關(guān)于EMC,有一個很重要的指標(biāo)?!秉S耀君說,“飛思卡爾在EMC方面也花了很多時間和精力去解決這個功能。當(dāng)PCB線寬越做越小,要怎樣做才能提升EMC?例如工作頻率提高,又怎么把功耗降低?很明顯,有個不好的地方,那就是EMC會弱,能保護(hù)的部分也會越來越少。這是一個成反比的問題,所以飛思卡爾在這方面花了很長時間,把線寬縮小的時候,也同時希望把EMC改良,以保持該有的功能。"
舉例來說,浪涌保護(hù)的4.8KV是VEFT的標(biāo)準(zhǔn),有些客戶也要求10KV、12KV;另外,小封裝的厚度只有0.56毫米。現(xiàn)在的手機(jī)越來越薄,其中很大的原因是我們能把封裝越做越小。黃耀君說,“其實(shí),0.56毫米是不是我們能做的最小的?實(shí)際上2×2×0.56毫米才是我們的最小封裝?!?/p>
(3)串口問題
很多客戶要求很多不同的串口,這樣能用的功能就會相應(yīng)比較多,例如7816、IRDA、LIN、MODEM接口。有的客戶要求5、6個甚至7、8個UART。另外還有SPI、LLC等也是客戶比較關(guān)注的問題。
?。?)MCU的類型及舉例說明
MCU分兩個類型:第一類是通用MCU,此類MCU不是針對某一個類型的應(yīng)用,用在任何領(lǐng)域都可以,不同應(yīng)用外面去加一些零器件即可完成相應(yīng)功能。在微控制器方面,客戶對兼容性的問題是毋庸置疑的,他們希望看中哪個就能拿來用。
第二類是針對某個類型的應(yīng)用,通常叫做SoC。該類型主要針對量比較大的應(yīng)用,如電表。例如中國一年會做1億電表(包括出口),這個量非常大??蛻魧Τ杀久舾卸群芨撸院芏鄰S家也針對量大的產(chǎn)品去做SoC。而其中的風(fēng)險是很高的,如果做出來的標(biāo)準(zhǔn)不一樣,或者當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)改了,那相應(yīng)的產(chǎn)品就會變成廢品。不過,風(fēng)險雖高,但回報也很高。
黃耀君還談到SoC的具體應(yīng)用舉例。物聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用到的Wireless MCUs,可以說就是一個SoC,準(zhǔn)確的說它只是一個內(nèi)部具有MCU的硅片;針對WIFI等做的小模塊,可以用手機(jī)、平板、照相機(jī)上,其內(nèi)部也集成了WIFI功能;還有打印機(jī)也集成了WIFI,不需要插線、也不需要重新設(shè)計(jì),只需要買一塊無線模塊,插在商品上都可以。
圖? freescale MCU
當(dāng)然,MCU也會把一些DSP的功能集成進(jìn)去,但是現(xiàn)在很多人考慮是否用MCU?因?yàn)镸CU現(xiàn)在也把DSP的功能集成進(jìn)去。
飛思卡爾的有些產(chǎn)品是雙核的。除了核之外,做馬達(dá)控制和電源有兩個要求,一是要比一般的MCU要快,精度也要更高。如果控制要求比較高,如果MCU有DSP功能就不一樣,會把DSC轉(zhuǎn)換時間變成1個微秒。如果做電機(jī),需求就比較高,需要針對電機(jī)和電源,還需要pS級轉(zhuǎn)換的時間以及很多浮點(diǎn)功能。飛思卡爾也有多核產(chǎn)品推出,且采用A9核的產(chǎn)品在晚一些推出。
飛思卡爾能為客戶提供什么?
上文談到市場和客戶的需求,那飛思卡爾怎么去滿足客戶的需求呢?黃耀君就此發(fā)表自己的看法。
(1)飛思卡爾MCU產(chǎn)品介紹
其實(shí)飛思卡爾的產(chǎn)品有很多,從8位到32位,飛思卡爾為客戶提供了很多通用MCU系列。這幾年,飛思卡爾花很多時間去開發(fā)ARM的新產(chǎn)品,其中包括Cortex-M4,并且有所成就(在M0+和M4上都是業(yè)界率先推出產(chǎn)品)。
圖 飛思卡爾Kinetis通用MCU系列產(chǎn)品
圖 飛思卡爾Kinetis專用MCU系列產(chǎn)品
飛思卡爾推出的L系列的MCU。采用M0+內(nèi)核,功耗比M0要降低15%。
在封裝方面,從小封裝到大封裝,飛思卡爾提供不同組合可供客戶選擇。
另外Kinetis K和X系列,采用CortexM4核,主要是針對性能要求比較高的應(yīng)用。該系列產(chǎn)品線比較全,有Seg、USB。另外,飛思卡爾有一個針對5伏應(yīng)用的產(chǎn)品,在今年年終會推出來。
Kinetis K和X系列主要針對1.7-3伏的低功耗、低電量應(yīng)用。很多客戶對這方面的要求比較高,例如家電、電源,他們也會希望繼續(xù)使用5伏,因?yàn)檫@樣電量比較快。在這方面,飛思卡爾也會推出5伏產(chǎn)品。
黃耀君表示,上文提到除MCU通用之外,還有針對某種應(yīng)用的專用SoC系列。飛思卡爾現(xiàn)在有三個類似的產(chǎn)品,將來會發(fā)展更多。
第一個方面是W系列,針對無線連接應(yīng)用,我們把M4的核加一個無線模塊芯片。該系列有兩個產(chǎn)品,一個是Sub-1 GHz,一個是針對2.4GHz的。
針對智能計(jì)量應(yīng)用的M系列,采用ARM M0+ 內(nèi)核。所有iRTC功能都集成進(jìn)去,具有多個高精度的4x24位 ADC。
圖 不同MCU產(chǎn)品的不同應(yīng)用
最后,針對多媒體和實(shí)時控制芯片??蛻舳紩玫斤@示屏,有時候用兩個處理器去做。另外可能也會用MCU去做實(shí)施控制。飛思卡爾將這兩個集成在一起,做成一個單芯片。同時該系列產(chǎn)品還支持兩個方面實(shí)時操作系統(tǒng)——Linux和MQX。MQX主要針對實(shí)時控制。有很多不同的控制,如果屏不是很大,里面的RAM有1.5MB,能支持雙TFT顯示。它也把PMIC管理單元集成進(jìn)去。而且它是采用40納米工藝,功耗更低,例如待機(jī)功耗上它會比其他90nm產(chǎn)品小3倍左右。
相比ARM9/11而言,A5 的功耗很低。如果針對低功耗,處理器要求不是特別高的話,A5是一個很好的選擇。例如做智能手表,就可以采用A5。手表的功耗要求很低,所以也有客戶希望用A5去做安卓的智能手表。
(2)飛思卡爾部分方案介紹
除了芯片之外,飛思卡爾也會提供很多其他的產(chǎn)品或解決方案給客戶。
采用EKG傳感器模塊的demo案例如圖1,可以連接蘋果產(chǎn)品。通過飛思卡爾處理器,只需用蘋果的產(chǎn)品而不需去醫(yī)院就可以做心電圖。通過其控制板,只需要幾根電極就可以做一個心電圖的應(yīng)用,最終心電圖形會在手機(jī)中顯示出來。
家庭自動化的應(yīng)用——在家里通過自己的手機(jī)控制家里的應(yīng)用,如圖2。飛思卡爾在這方面提供很多不同的方案,如控制窗簾、開關(guān)、分時間段收費(fèi)并顯示等。
針對雙核飛思卡爾也提供很多應(yīng)用。如樓宇控制中心方案,如圖3。在香港,幾乎每一樓商業(yè)樓的門口進(jìn)出的地方都有一個保安室,保安室的監(jiān)控中心會連接到很多開關(guān)去監(jiān)控樓宇的安全。對于這樣的監(jiān)控中心,可以用雙核MCU來控制,例如A5可以控制不同的顯示屏,也可以通過界面去連接IP攝像頭。
圖1 采用EKG傳感器模塊的demo案例
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圖2 家庭自動化的應(yīng)用方案
圖3 樓宇控制中心方案
黃耀君先生簡介
黃耀君,英文叫YK WANG,于1984年加入摩托羅拉公司。曾在摩托羅拉和飛思卡爾的微控制器(MCU)部門工作,從事包括8位、16位和32位的MCU產(chǎn)品設(shè)計(jì)和市場營銷工作。目前專注于工業(yè)控制領(lǐng)域的市場營銷及業(yè)務(wù)拓展。主要工作是做微控制器,之前是微控制器的定義、生產(chǎn)、設(shè)計(jì),再到銷售,負(fù)責(zé)整個過程。后來轉(zhuǎn)到市場推廣上去,而且也把客戶的信息帶回去,做微控制器的設(shè)計(jì)。自2007年以來,他已從香港調(diào)往上海工作。黃先生獲得了香港城市大學(xué)數(shù)字信號控制的碩士學(xué)位。此外,他還獲得了香港理工大學(xué)電子工程領(lǐng)域的高級文憑。
圖 飛思卡爾半導(dǎo)體(中國)有限公司高級市場營銷及業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃耀君
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