工業(yè)節(jié)能日趨重要MCU技術(shù)成關(guān)鍵因素

隨著全球能源消耗量的指數(shù)式飛升，越來越多公司專注開發(fā)有助于降低能耗的產(chǎn)品。ECN China與英飛凌技術(shù)公司工業(yè)應(yīng)用MCU高級經(jīng)理Andy Wong探討了微控制器(MCU)在提高系統(tǒng)能效的角色。這里摘要如下：

MCU在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的最新產(chǎn)業(yè)趨勢是什么?

工業(yè)領(lǐng)域正在進入一個新的時代，其關(guān)注的要點是保護全球的能源。太陽能變頻器、風(fēng)能變頻器、LED與HID照明等工業(yè)應(yīng)用正在興起。工業(yè)領(lǐng)域更注重于用復(fù)雜的控制來改善能效。微控制器正變得越來越重要，因為它們能為控制算法提供最適宜的功能和性能，此外還有助改進系統(tǒng)的安全性和可靠性。提高工業(yè)產(chǎn)品中的能效意味著減少功耗。這就需要智能和精密的控制。英飛凌公司擁有針對實時嵌入控制的完備微控制器產(chǎn)品組合，專注于為工業(yè)應(yīng)用提供效率的改善。

預(yù)計節(jié)約能源會在MCU應(yīng)用中有相當大的增長潛力，英飛凌的MCU如何幫助提高系統(tǒng)能效?

英飛凌為工業(yè)市場提供一個完整的解決方案，包括低電阻MOSFET、IGBT、功率模塊以及針對實時嵌入控制的微控制器。英飛凌通過其應(yīng)用套件提供FOC等先進的控制算法，用于家電、太陽能變頻器和工業(yè)電機驅(qū)動等應(yīng)用。它們能幫助客戶在最短時間內(nèi)適應(yīng)新的技術(shù)。空調(diào)系統(tǒng)的市場就是其中的一個例子。采用變頻器的空調(diào)系統(tǒng)可以將總能耗最多降低30%。英飛凌用于電機控制的DAvE Drive自動代碼生成器能幫助工程師用幾次鼠標點擊的方式來開發(fā)軟件。

設(shè)計滿足這一趨勢的產(chǎn)品要面臨什么挑戰(zhàn)?

首先，微控制器價格的持續(xù)下降使得現(xiàn)在和新興的工業(yè)設(shè)備能夠用于那些成本敏感的應(yīng)用。其次，一個核心的純算術(shù)性能不足以量度一個系統(tǒng)中的微控制器效率，因此應(yīng)考慮架構(gòu)和片上外設(shè)問題。第三，為了應(yīng)對水泵電氣化等應(yīng)用，降低客戶開發(fā)成本不可避免地成為關(guān)注焦點。這些要點對各種各樣的工業(yè)客戶都十分重要，他們常常必須與非常小的項目團隊和預(yù)算打交道。

挑戰(zhàn)就是，要開發(fā)出更廉價、性能更好和使用更簡便的產(chǎn)品?！案畠r”意味著用戶可以在系統(tǒng)級上優(yōu)化自己的物料清單，獲得最佳成本。采用英飛凌的微控制器后，可以只用一只微控制器，而不是兩只，因為它有很好的實時性能與豐富的功能集。我們名為XC800的8 位系列產(chǎn)品提供16 位的性能，而16 位 XE166系列則提供32 位級別的微控制器性能。另外一個例子是實現(xiàn)了一種智能供給概念，使微控制器盡可能簡單和便宜。

“性能更好”意味著微控制器的實時性能要適應(yīng)不斷改善的控制算法，如面向現(xiàn)場的控制(FOC)。此時，要考慮整個微控制器的架構(gòu)。英飛凌將自主運行的PWM單元硬件與ADC相結(jié)合，提供實時的性能。此外，英飛凌還用協(xié)處理單元實現(xiàn)了FOC等控制算法的計算能力，如其XC800系列上的矢量計算器，或XE166系列中處理DSP功能的集成MAC單元。

“使用更簡便”要為開發(fā)人員提供正確的工具集，包括能使產(chǎn)品快速上市的參考設(shè)計。英飛凌已為此而建立了非常好的應(yīng)用套件，通過參考硬件設(shè)計和軟件代碼提供交鑰匙式解決方案。采用DAvE Drive或Dual Motor Control Kit可以節(jié)省軟硬件開發(fā)的人月工作量。

在過去16 位甚至8 位芯片統(tǒng)治的市場上，采用32 位 MCU的設(shè)計有增長的趨勢，這背后的主要原因是什么?

32 位架構(gòu)正在不斷發(fā)展，以滿足明天應(yīng)用的性能需求，很多供應(yīng)商都需要提高核心性能來實現(xiàn)這一目標。但核心并非微控制器性能的主導(dǎo)部分。實時能力以及能夠極高效解決應(yīng)用需求的架構(gòu)是選擇微控制器的關(guān)鍵因素。總性能的成本也是嵌入控制方案中的一個重要標準。

預(yù)計32 位微控制器有強勁的增長。這是否意味著8 位和16 位型號將有衰退的趨勢?

大約10年以前，分析家們就預(yù)測過16 位和32 位微控制器將替代市場中的8 位產(chǎn)品。但我們都知道，8 位區(qū)段仍繼續(xù)為價格極敏感的市場提供令人滿意的性能。8 位 MCU的平均售價持續(xù)走低，而性能有顯著增加。英飛凌的XC800系列就是一個例子。8 位微控制器將保持下去。

對微控制器市場來說，多核處理器架構(gòu)是否有意義?

多核架構(gòu)在嵌入式世界不是什么新鮮事。英飛凌10年前就率先推出了采用TriCore的先進32 位實時微控制器，TriCore核心包含了微控制器的實時能力、DSP的計算能力，以及RISC load-store架構(gòu)的性價比優(yōu)勢。面向工業(yè)應(yīng)用 TC11系列中，一個外設(shè)控制處理器(PCP)用于處理所有外設(shè)任務(wù)，減輕主CPU的負荷。這種架構(gòu)為工業(yè)應(yīng)用中的功能安全實現(xiàn)提供了一個良好的平臺。