中國(guó)儀控產(chǎn)業(yè)蘊(yùn)含巨大商機(jī)，ADI DSP助跑本土軍團(tuán)

雖然在風(fēng)頭上，儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)控制(簡(jiǎn)稱儀控)產(chǎn)業(yè)似乎不如3G、新潮有趣的消費(fèi)電子等話題那樣抓人眼球、受媒體熱捧，但通過以下一些數(shù)據(jù)，我們就可以看到，該產(chǎn)業(yè)在中國(guó)同樣蘊(yùn)藏著巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，并且在產(chǎn)品的功能和技術(shù)特性要求方面隨著需求的變化呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)。

眾所周知，中國(guó)政府正在逐步落實(shí)的4萬億投資計(jì)劃中，很大一部分是關(guān)于加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入的政策，其中重點(diǎn)包括電力、鐵路、機(jī)場(chǎng)、城市地鐵等系統(tǒng)的建設(shè)。例如，國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)分別公布了上調(diào)2009、2010兩年投資額度的規(guī)劃?？傮w來看，預(yù)計(jì)兩大電網(wǎng)公司在明后兩年全國(guó)范圍內(nèi)年電網(wǎng)投資額度將達(dá)到4650億元，比原規(guī)劃的3350億元上調(diào)了38%，這將為輸、配電設(shè)備、保護(hù)設(shè)備及其它電力自動(dòng)化設(shè)備市場(chǎng)注入活力。而建設(shè)高速鐵路需要現(xiàn)代化的路網(wǎng)指揮系統(tǒng)、現(xiàn)代化的高速機(jī)車、鐵軌監(jiān)測(cè)和養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，這些都給各種自動(dòng)化信息處理、機(jī)車控制系統(tǒng)和測(cè)量測(cè)試設(shè)備帶來廣闊的市場(chǎng)空間。

另外，在此巨額投資計(jì)劃中，毫無疑問，環(huán)境治理和節(jié)能減排將是其中受惠最大的領(lǐng)域之一，從而將推動(dòng)中國(guó)能源、化工等產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，這對(duì)應(yīng)用于這些產(chǎn)業(yè)的各種各樣自動(dòng)化設(shè)備產(chǎn)生了大量需求，對(duì)諸如環(huán)境監(jiān)測(cè)分析儀器等各類專業(yè)儀器儀表的需求也是很大的推動(dòng)力量。

而賽迪顧問(CCID)的研究數(shù)據(jù)表明，近幾年“隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，中國(guó)儀控產(chǎn)業(yè)的年增長(zhǎng)率連續(xù)四年超過20%。”按照CCID的劃分，中國(guó)儀器儀表產(chǎn)業(yè)包含四塊：工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)(IAICS);科學(xué)測(cè)試儀器;專業(yè)儀器儀表;以及一般儀器儀表。其中，由于中國(guó)正處在工業(yè)化的關(guān)鍵階段，對(duì)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)有很大的需求，成長(zhǎng)迅速。另一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)是專業(yè)的儀器儀表，其中環(huán)境監(jiān)測(cè)分析儀器增長(zhǎng)最快;其他產(chǎn)品如光學(xué)儀器、測(cè)試機(jī)器、地質(zhì)勘探及地震儀器儀表、教學(xué)儀器等則保持穩(wěn)步增長(zhǎng)。

更高要求的設(shè)計(jì)需求

上述產(chǎn)業(yè)升級(jí)、技術(shù)更新和國(guó)家節(jié)能工程的實(shí)施等對(duì)儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備的開發(fā)提出了以下一些更高的要求，即：

- 所用芯片方案和系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須事先高效節(jié)能

- 可實(shí)現(xiàn)精確高速控制和測(cè)量

- 具有更強(qiáng)的通訊能力

- 所用方案能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

- 穩(wěn)定可靠地工作

作為廣泛應(yīng)用于儀控設(shè)備中的一種核心處理平臺(tái)，DSP自然也要順應(yīng)這些設(shè)計(jì)趨勢(shì)和更高的要求。ADI公司針對(duì)測(cè)試測(cè)量及工業(yè)控制應(yīng)用的多種DSP方案就很好地貼合了上述設(shè)計(jì)需求，其中包括近十年來半導(dǎo)體行業(yè)最耀眼的設(shè)計(jì)巨作并且樹立了行業(yè)新標(biāo)桿的通用DSP——Blackfin系列和業(yè)界最穩(wěn)定的浮點(diǎn)DSP—SHARC系列。
Blackfin處理器代表了一種新型32位嵌入式處理器，它非常適合結(jié)合復(fù)雜任務(wù)調(diào)度和高性能數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用——所以我們也可以把它稱為匯聚處理器。例如Blackfin處理器可以進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制或測(cè)試測(cè)量，同時(shí)還支持多模式通信及系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度。正是這種軟件靈活性和可擴(kuò)展性的獨(dú)特結(jié)合為Blackfin處理器贏得了匯聚應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的適應(yīng)性。

SHARC處理器占據(jù)浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器市場(chǎng)的主要份額，其高性能的內(nèi)核具有卓越I/O吞吐率和優(yōu)異的存儲(chǔ)器性能。以每美元319 MFLOPS 起價(jià)，SHARC系列處理器為對(duì)要求廣動(dòng)態(tài)范圍的應(yīng)用(例如工業(yè)和儀器儀表、醫(yī)用產(chǎn)品)提供浮點(diǎn)處理的低成本解決方案。

中國(guó)的應(yīng)用實(shí)例

ADI DSP以其優(yōu)異的綜合性能和電磁兼容性受到業(yè)界廣泛好評(píng)，具有可靠性高、低功耗的特點(diǎn)，并帶有豐富的接口，且溫度范圍寬。它們正在為諸多測(cè)試測(cè)量及工業(yè)控制應(yīng)用系統(tǒng)提供核心動(dòng)力，包括測(cè)試測(cè)量?jī)x器、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制、電力線保護(hù)設(shè)備、智能電表、鐵路及軌道運(yùn)輸系統(tǒng)等。

圖1：南瑞繼保選用SHARC和Blackfin開發(fā)PLM(電力線監(jiān)控)設(shè)備。

ADI在中國(guó)也展開了廣泛合作，并將測(cè)試測(cè)量和控制設(shè)備領(lǐng)域作為其DSP的重要戰(zhàn)略目標(biāo)之一。例如，ADI與南京南瑞繼保電氣有限公司有著多年的合作，十年前，南瑞繼保開始使用ADI公司的218x系列16位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器。隨著多種基于Blackfin與SHARC處理器的成功產(chǎn)品取代了基于微處理器與微控制器的設(shè)計(jì)，信號(hào)處理架構(gòu)在該公司產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用不斷擴(kuò)展。結(jié)果，該公司目前的大多數(shù)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)都基于ADI公司的數(shù)字信號(hào)處理器。圖1所示為其中一個(gè)合作項(xiàng)目——PLM(電力線監(jiān)控)設(shè)備的例子，這類設(shè)備采用了ADI 的Blackfin和SHARC系列DSP。南瑞采用Blackfin和SHARC的原因是它們提供了對(duì)電力網(wǎng)故障和瞬變事件的檢測(cè)和響應(yīng)能力，這里DSP的性能與可靠性是他們最重要的考量因素。

而在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域，ADI DSP也在幫助本土廠商從占據(jù)低端產(chǎn)品主導(dǎo)地位向提高技術(shù)含量、推出更多中高端設(shè)備產(chǎn)品邁進(jìn)。例如，中國(guó)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器(DSO)、信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀和邏輯分析儀制造商普源精電公司為其整個(gè)產(chǎn)品系列尋求足夠通用和功能足夠強(qiáng)大的信號(hào)處理平臺(tái)時(shí)，就轉(zhuǎn)向了ADI Blackfin處理器。

普源精電選擇ADI Blackfin處理器的一個(gè)原因是Blackfin本身就具有采用統(tǒng)一架構(gòu)的微控制器(MCU)和信號(hào)處理功能，這樣就不再需要單獨(dú)的數(shù)字信號(hào)和控制處理器。由于Blackfin能夠以較低成本提供前所未有的處理能力，因此其性價(jià)比是吸引中國(guó)客戶的另一個(gè)重要因素。

普源精電制造的完整DSO產(chǎn)品線包含兩個(gè)產(chǎn)品系列：DS5000C和DS50000M以及DS3000B和DS3000M，這些產(chǎn)品均有彩色和單色顯示器可供選擇，并且都附帶各種其它特性以滿足客戶的個(gè)別要求。示波器的差異化參數(shù)包括帶寬、時(shí)基(設(shè)定繪制痕跡線的速度，并以每格的秒數(shù)對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn))、采樣率和通道數(shù)(允許顯示一路以上的輸入信號(hào))、存儲(chǔ)容量、觸發(fā)類型(來自外部源的脈沖、視頻或邊沿觸發(fā))以及許多其它變量。

圖2：采用Blackfin的數(shù)字存儲(chǔ)示波器(DSO)系統(tǒng)框圖

普源精電公司還生產(chǎn)一整套虛擬儀器產(chǎn)品線。這些虛擬儀器包括：帶頻譜分析儀的示波器，它采用了快速傅利葉變換(FFT)，以及將波形轉(zhuǎn)換成其頻譜分量的數(shù)學(xué)處理;同時(shí)具有頻譜分析儀和邏輯分析儀的示波器;附帶頻譜分析儀和電池的便攜式示波器;第一款將與信號(hào)發(fā)生器整合在一起的DSO，它可以產(chǎn)生交流電，可用來測(cè)試或測(cè)量電路。

以上兩個(gè)產(chǎn)品線均采用了Blackfin ADSP-BF531處理器作為核心處理器平臺(tái)。Blackfin處理器系列的優(yōu)勢(shì)在于，它是為了滿足像普源精電產(chǎn)品這樣的工業(yè)/儀器儀表和通信應(yīng)用的計(jì)算要求和功耗限制而專門設(shè)計(jì)的。Blackfin處理器將突破性的信號(hào)處理性能和功效與RISC編程模型結(jié)合在一起，可以在同一處理器上的硬實(shí)時(shí)信號(hào)處理任務(wù)與系統(tǒng)控制任務(wù)之間靈活地分配資源。Blackfin處理器的可編程特性使普源精電的工程師能方便地修改其基于Blackfin的硬件平臺(tái)，從而以滿足各種客戶需求的價(jià)位創(chuàng)建整個(gè)產(chǎn)品系列。

普源精電公司還發(fā)現(xiàn)，Blackfin豐富的外設(shè)使得該公司能夠?qū)崿F(xiàn)小尺寸、低成本的產(chǎn)品。BF531處理器包含通過幾個(gè)高帶寬總線連接至內(nèi)核的外設(shè)，從而提供了系統(tǒng)配置的靈活性以及出色系統(tǒng)總體性能。通用外設(shè)包含諸如UART、具有脈寬調(diào)制(PWM)和脈沖測(cè)量功能的定時(shí)器、通用標(biāo)志I/O引腳、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及看門狗定時(shí)器。此外，該處理器還具備用來連接至各種音頻、視頻和調(diào)制解調(diào)器編解碼器功能的高速串行和并行接口，和用來靈活管理來自片上外設(shè)或者外部源的中斷信號(hào)的中斷控制器，以及用來適應(yīng)許多應(yīng)用要求的處理器和系統(tǒng)的性能和功耗指標(biāo)的電源管理控制功能。

Blackfin功能特性的靈活性已經(jīng)極大地改變了普源精電的產(chǎn)品線，在ADI的其它Blackfin系列處理器的幫助下，該公司計(jì)劃垂直擴(kuò)展其產(chǎn)品系列，從而以各種價(jià)位向其客戶提供更多選擇。

完善的服務(wù)和技術(shù)支持幫助縮短上市時(shí)間

使產(chǎn)品快速上市幾乎是所有廠商追求的目標(biāo)。除了Blackfin和SHARC的特性使廠商能夠方便地建立整個(gè)系統(tǒng)，節(jié)省開發(fā)時(shí)間之外，ADI公司提供的服務(wù)和技術(shù)支持體系也非常完善，這也對(duì)縮短上市時(shí)間起了很大作用。

ADI在中國(guó)不斷努力營(yíng)造一個(gè)優(yōu)良的“生態(tài)系統(tǒng)”，即由ADI及其合作伙伴構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為客戶提供相關(guān)的軟件、工具、參考設(shè)計(jì)、教育培訓(xùn)等支持。對(duì)于測(cè)試測(cè)量和工業(yè)控制應(yīng)用，除了不斷擴(kuò)大公司自己的本地技術(shù)支持工程師團(tuán)隊(duì)，ADI還聯(lián)合了很多第三方合作伙伴，其中包括很多本地優(yōu)秀技術(shù)提供商，如北京億旗創(chuàng)新、東方迪碼、深圳市英蓓特、華恒科技、長(zhǎng)沙新竹等，他們不斷推出低價(jià)位、更方便使用、支持更便利的本地開發(fā)工具和系統(tǒng)方案。

主攻教學(xué)儀器、安防系統(tǒng)、消費(fèi)電子、工業(yè)控制系統(tǒng)方案的億旗創(chuàng)新不僅推出了多款A(yù)DI DSP開發(fā)板和工業(yè)類應(yīng)用方案，還協(xié)助ADI舉辦各類企業(yè)用戶培訓(xùn)課程;東方迪碼也推出了囊括全系列ADI DSP的開發(fā)板、仿真器、擴(kuò)展子卡、算法，同時(shí)也可提供ADI DSP的咨詢與培訓(xùn)服務(wù);華恒科技也推出了基于多款Blackfin的嵌入式Linux評(píng)估板、入門學(xué)習(xí)板;英蓓特公司基于VisualDSP++集成環(huán)境，結(jié)合自己獨(dú)特的嵌入式開發(fā)調(diào)試技術(shù)，成功推出了Emlink Blackfin仿真器，支持Blackfin全系列產(chǎn)品;長(zhǎng)沙新竹則開發(fā)出了基于AD73360+BlackFin的高端多功能三相電表方案，采用該方案可以使用過采樣提高精度，使用高速采樣提高諧波精度，并可獲得高穩(wěn)定的校表輸出，以及對(duì)被測(cè)量參數(shù)作細(xì)微補(bǔ)償。