《电子技术应用》

2017年嵌入式的“四季变化”

2017/8/17 20:25:00

  <a class="innerlink" href="http://www.chinaaet.com/tags/title="嵌入式" target="_blank">嵌入式" title="嵌入式" target="_blank">嵌入式系统是一种“完全嵌入受控器件内部,为特定应用而设计的专用计算机系统”,根据英国电气工程师协会的定义,嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机这样的通用计算机系统不同,嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务,设计人员能够对它进行优化,减小尺寸降低成本。嵌入式系统通常进行大量生产,所以单个的成本节约,能够随着产量进行成百上千的放大。我们以嵌入式系统的核心MCU来说说2017年嵌入式领域的MCU四个变化。

  一、MCU主频、内核大突破还有多核化

  在传统上,我们理解的的MCU都是基于Cortex-M0,M3,M4或者8051 内核的MCU,但是今年我们看到,一些MCU领军厂商如ST、NXP等都推出于基于Cortex-M7内核高主频MCU,把MCU应用继续拓展。

  5b6948f1545b4cf23ce5bd51171a2b2a.jpg

  NXP在今年6月推出了i.MX RT系列跨界处理器,它结合了高性能和实时功能,支持下一代物联网应用,具有与MCU级可用性相平衡的高度集成和安全性,且价格实惠。i.MX RT处理器的优势很明显:第一高性能,采用ARM Cortex-M7,主频高达600MHz,配备高达512KB的紧耦合内存,中断延迟低至20nm,可以使满足目前用户点一下按键就要快速做出反应的需求;第二高集成度,集成了2D图形加速引擎、并行相机传感器接口、LCD显示控制器和3个I2S,适用于GUI和增强版HMI的高级多媒体;第三低功耗,集成直流-直流转换器,实现业内最低动态功耗;第四使用简便,采用了MCU的应用架构,MCU客户可以利用现有的工具链,如MXUXpresso、IAR、Keil,快速开发和制作原型,而不用再学习Linux、安卓,从而节省设计时间;第五低成本,10K的转售价格不到3美元。对于这样的新MCU,国内嵌入式系统技术著名专家周立功教授(广州周立功单片机发展有限公司创始人、广州致远电子股份有限公司董事长)指出:“NXP最新推出的LPC546xx、i.MX6和刚推出来的i.MX RT绝对的创新设计,性能超群价格便宜,我们看到A7、A8性能再好,但其资源都被Linux吃掉了!而i.MX RT只需要RTOS就可以实现更好的性能,且更便宜。另外,基于RTOS的功耗管理更简单,大部分菜鸟级开发人员,不用懂Linux就可以开发出高性能的产品,这是多大的市场机会,因此必将成为流行的趋势!”

  “这是兼顾了高性能与低功耗的产品设计。”他强调。“未来,Cortex-M7的发展理念更高性能,向多核发展,比如M0+M7、M4+M7、DSP+M7...等等。”

  二、32位MCU加速取代8位MCU应用

  目前在MCU领域,8位MCU仍占据1/3以上份额,在工业控制、安防、物联网、消费类电子等诸多领域,8位MCU的身影依然处处可见,根据IHS的预测,2018年8位MCU的市场规模将增长到78亿美元,市场份额继续超过MCU市场营收的三分之一以上,因为很多人认为8位MCU未来将继续维持增长。

  不过随着智能化时代的来临和安全意识的提升,8位MCU增长将逐渐进入强弩之末,以今年来看,32位MCU取代8位MCU就呈现加速势态,一个变化是32位MCU大量取代8位MCU在指纹识别领域的应用,主要原因是32位MCU利用其更高的处理能力可以缩短算法执行时间,最终体现为响应速度。同时,32的高处理能力可以整合更多的功能,例如加密认证,辅助传感器等。

  一些基于ARM? Cortex?-M4内核的MCU提供了完整的DSP指令集和专用浮点运算单元(FPU),可直接支持三角函数、滤波和卷积等复杂运算以加快指纹算法执行速度。最高主频下的工作性能可超过200DMIPS,可以支持高级指纹识别运算的全过程,包括指纹图像预处理、分割拼接、数据特征提取、特征匹配、交叉比对、识别解锁等一系列指令,更可显著提高指纹注册和匹配效率。所以很多8位MCU指纹识别方案别抛弃换到32位方案。

  另外一些基于8位MCU的遥控器方案也因为32位MCU成本下降到与其持平而遭到抛弃。所以32位MCU需求旺盛一些公司缺货将成为常态化。

  三、高端家电、高端消费电子设备需要高性能MCU

  随着人工智能技术逐渐普及和人们对优质生活的追求提升,高端家电、高端消费电子对高性能MCU需求大增,例如很多冰箱需要做智能化的分析和处理,需要对储藏的食品做分类和检测,同时需要联网完成智能购物等动作,因此需要跟高性能的MCU,这些MCU除了支持一定的智能运算外还要支持触摸屏显示,支持较高的分辨率显示。针对这样的需求,本土MCU厂商可以将产品向高端延伸,在兼顾低端市场的同时,向高端市场发起冲击!

  四、显示控制及人机交互应用加速

  “在过去六个月,32位MCU在手机及移动支付、智能家居/家电、显示控制及人机交互和汽车电子及电机应用方面呈现加速势态。”灵动微电子MCU事业部总经理娄方超表示,“其中显示控制及人机交互需求极其旺盛,应该是潜力很大的市场,在这个市场中,MCU在取代以往的应用处理器市场。”

  此外 ,在MCU开发上,各个厂商也努力简化MCU开发,例如ST开发出了STM32CubeMx,不但可以用它搜索选择满足需求的芯片,用它配置芯片外设引脚和功能,配置使用如LWIP、FAT32、FreeRTOS等第三方软件系统,还可以用它做功耗评估。而娄方超也透露灵动微电子也会推出更好用的新开发平台。


继续阅读>>