MCU內(nèi)核之爭(zhēng)升級(jí)

高交會(huì)電子展同期系列活動(dòng)——第三屆MCU技術(shù)創(chuàng)新與嵌入式應(yīng)用大會(huì)(MCU!MCU!2011)聚集了ST、飛思卡爾、ARM、富士通、MIPS、芯唐、TI等業(yè)內(nèi)眾多知名廠商就MCU創(chuàng)新技術(shù)與應(yīng)用與眾多專業(yè)聽(tīng)眾一齊分享。此外，還有來(lái)自中國(guó)軟件行業(yè)協(xié)會(huì)嵌入式系統(tǒng)分會(huì)、亞研信息咨詢、浙江大學(xué)、華南理工大學(xué)、威盛、TCL、瞻營(yíng)全電子、華北工控等多名專家就當(dāng)前熱門應(yīng)用市場(chǎng)進(jìn)行了展望與分析。本屆大會(huì)除了演講嘉賓的陣容更加強(qiáng)大之外，還特別針對(duì)熱點(diǎn)市場(chǎng)設(shè)立了“家用電器/智能家居”、“人機(jī)界面/IPC”、“電機(jī)控制”三個(gè)分論壇，在演講內(nèi)容上更加細(xì)分、專業(yè)。除了精彩的演講，金凱博、力源、日?qǐng)D科技、世強(qiáng)電訊、Alisn、昊倫等相關(guān)廠商還展出了各自在MCU與嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域最新技術(shù)與產(chǎn)品。

內(nèi)核之爭(zhēng)升級(jí)，Cortex-M4成為ARM軍新戰(zhàn)場(chǎng)

去年還是ARM Cortex-M3的戰(zhàn)場(chǎng)，今年的戰(zhàn)場(chǎng)已升級(jí)為Cortex-M4。繼飛思卡爾、NXP分別在去年8月、11月推出基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的微控制器產(chǎn)品之后，ST、TI在今年9月也相繼發(fā)布相應(yīng)產(chǎn)品，加劇了32位MCU市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)局勢(shì)。在本次論壇中，飛思卡爾、ST都各自推介了基于Cortex-M4內(nèi)核的MCU，使Cortex-M4市場(chǎng)爭(zhēng)奪戰(zhàn)再度升級(jí)。

飛思卡爾由于錯(cuò)失Cortex-M3市場(chǎng)，在Cortex-M4市場(chǎng)中博得先機(jī)，早在2010年8月發(fā)布了基于Cortex-M4 Kinetis系列產(chǎn)品。飛思卡爾資深全球產(chǎn)品經(jīng)理陳麗華在演講中表示，飛思卡爾Kinetis系列產(chǎn)品是業(yè)界首款基于ARM Cortex-M4的MCU，它是一個(gè)包含200多個(gè)不同特性的可相互兼容和擴(kuò)展的芯片組。K50微控制器系列為連續(xù)監(jiān)測(cè)提供多種連接選項(xiàng)，并為便攜式醫(yī)療設(shè)備、儀器儀表和工業(yè)測(cè)試和測(cè)量設(shè)備等應(yīng)用領(lǐng)域的可靠模擬信號(hào)處理提供集成測(cè)量引擎。Kinetis K50系列已納入飛思卡爾產(chǎn)品長(zhǎng)期供貨計(jì)劃，保證至少15年的穩(wěn)定供應(yīng)。

ST微控制器市場(chǎng)部經(jīng)理曹錦東則以“最高性能”定義了ST基于Cortex-M4內(nèi)核的系列產(chǎn)品STM32 F4，因?yàn)樗哌_(dá)168MHz的主頻，以及在此主頻工作下的CoreMark基準(zhǔn)測(cè)試功耗為38.6mA。“STM32系列是基于ARM-M內(nèi)核的32位MCU中做得最成功的，售出的基于Cortex- M內(nèi)核微控制器中，幾乎每?jī)深w中就有一顆是STM32?！辈苠\東說(shuō)道，“STM32產(chǎn)品適合各種應(yīng)用領(lǐng)域，包括醫(yī)療、銷售終端設(shè)備(POS)、建筑安全系統(tǒng)和工廠自動(dòng)化、家庭娛樂(lè)等。此外，ST正在利用新的STM32 F4系列進(jìn)一步拓寬應(yīng)用范圍?！?/p>

MIPS與X86各具優(yōu)勢(shì)，生態(tài)環(huán)境成決勝關(guān)鍵

無(wú)論是“業(yè)界首家”，還是“最高性能”，半導(dǎo)體巨頭們均各取所長(zhǎng)，只為在Cortex-M4市場(chǎng)中多分一杯羹。對(duì)于ARM內(nèi)核市場(chǎng)如火如荼的增長(zhǎng)趨勢(shì)，MIPS中國(guó)區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)費(fèi)浙平則表示：“ARM雖然最為流行，但ARM Cortex M系列處理器的指令集和結(jié)構(gòu)體系互不兼容，‘會(huì)ARM’ 其實(shí)只是會(huì)‘ARM工具’?！绷硗?，他用一組美國(guó)MCU市場(chǎng)的數(shù)據(jù)重新介紹了MCU內(nèi)核市場(chǎng)的格局，在數(shù)據(jù)中顯示基于MIPS內(nèi)核的Microchip32位PIC MCU占據(jù)28%的市場(chǎng)份額居于榜首。費(fèi)浙平說(shuō)道：“從數(shù)據(jù)中可以看出，非ARM也可以非常有戰(zhàn)斗力?！?/p>

雖然ARM 嵌入式應(yīng)用市場(chǎng)經(jīng)理耿立鋒公布的另一份調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果不太相同，但都可以看出：在MCU領(lǐng)域，各種架構(gòu)與內(nèi)核依然具有各自的優(yōu)勢(shì)與市場(chǎng)。其中特別值得關(guān)注的是，借助英特爾ATOM系列和威盛的Nano產(chǎn)品，X86架構(gòu)處理器也開(kāi)始向低功耗的市場(chǎng)發(fā)起沖擊，在本次MCU!MCU!大會(huì)的IPC/人機(jī)界面分論壇上，威盛、昭營(yíng)、華北工控等X86陣營(yíng)企業(yè)也都帶來(lái)了微型化嵌入式平臺(tái)相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)，X86架構(gòu)產(chǎn)品的計(jì)算能力具有優(yōu)勢(shì)，克服功耗問(wèn)題后將成為嵌入式領(lǐng)域的一匹黑馬。

不過(guò)，無(wú)論是基于ARM、MIPS、X86或其它內(nèi)核，在大會(huì)中大家都提到了一個(gè)共識(shí)：嵌入式開(kāi)發(fā)方式正在演變，生態(tài)環(huán)境的建設(shè)成為決勝關(guān)鍵。其中架構(gòu)細(xì)節(jié)正日漸變得不再重要，匯編級(jí)編程比重也會(huì)下降，最低層優(yōu)化需針對(duì)具體芯片;而開(kāi)發(fā)環(huán)境變得更重要，芯片公司的服務(wù)也越來(lái)越關(guān)鍵。

多屏互動(dòng)技術(shù)引航智能家居時(shí)代

2011年被稱為智能元年，各智能產(chǎn)品都呈高倍數(shù)增長(zhǎng)。除了智能手機(jī)、智能電視以外，智能化也延伸到冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等家電產(chǎn)品中，智能家電已成為大勢(shì)所趨。亞研信息咨詢研究經(jīng)理崔晶表示：“智能時(shí)代到來(lái)，廠商不再是終端產(chǎn)品的制造者，而是軟硬件的結(jié)合體，單一專業(yè)性廠商的出路將越來(lái)越窄，綜合性家電廠商才有出路。云端服務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)也是廠商未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)所在?！?/p>

TCL作為家電行業(yè)的領(lǐng)軍者，該集團(tuán)工業(yè)研究院副總工程師朱昌昌在本次會(huì)議上以智能電視為例，與聽(tīng)眾探討了智能家電的發(fā)展方向。朱昌昌表示，中國(guó)的智能電視將在2015年超過(guò)傳統(tǒng)電視，占市場(chǎng)份額的54%。智能電視還將促進(jìn)人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，包括人臉識(shí)別技術(shù)、手勢(shì)控制等。朱昌昌還提出了一個(gè)“多屏互動(dòng)”的概念，即電視、手機(jī)、電腦以及平板電腦之間的信息互動(dòng)，“目前通訊協(xié)議還不能兼容，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，包括Samsung、LG、TCL等公司都有推出了不同的解決方案，用戶體驗(yàn)也還有待改進(jìn)，這是未來(lái)的一大趨勢(shì)?！?/p>

針對(duì)智能家電領(lǐng)域，芯唐電子科技(香港)有限公司總經(jīng)理羅至圣介紹了Nano100/Nano120產(chǎn)品的無(wú)線應(yīng)用技術(shù)，其具備高速雙向通信、標(biāo)準(zhǔn)化命令、空中更新程序功能、防干擾機(jī)制、一對(duì)多控制等特性。可應(yīng)用在智能電視遙控器、空中鼠標(biāo)、無(wú)線麥克風(fēng)、無(wú)線游戲機(jī)等領(lǐng)域。未來(lái)的家電除了更加智能以外，節(jié)能環(huán)保也是一個(gè)重要趨勢(shì)。富士通市場(chǎng)部經(jīng)理彭濤則針對(duì)節(jié)能家電應(yīng)用提出了太陽(yáng)能逆變方案以及太陽(yáng)能充電方案。

微型化是嵌入式計(jì)算平臺(tái)的必然趨勢(shì)

近年來(lái)，由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、智能家電、汽車以及醫(yī)療等電子行業(yè)的發(fā)展，嵌入式電腦也在各領(lǐng)域中發(fā)生翻天覆地的變化，而X86架構(gòu)一直在嵌入式計(jì)算機(jī)中扮演著最重要的角色。在現(xiàn)有X86架構(gòu)的嵌入式平臺(tái)中，以英特爾的ATOM系列、AMD的Geode LX系列以及威盛的Nano系列產(chǎn)品三分天下。

威盛中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)總監(jiān)王勝指出微型化是嵌入式計(jì)算平臺(tái)的必然趨勢(shì)：“微型化除了尺寸的微型化，還包括功耗和污染的微型化，它需要開(kāi)發(fā)商綜合掌握和運(yùn)用超低功耗處理器技術(shù)、高集成的系統(tǒng)和顯示等核心芯片技術(shù)、多層電路板設(shè)計(jì)和散熱技術(shù)、電源管理和核心軟件設(shè)計(jì)技術(shù)等方能實(shí)現(xiàn)?！?/p>

瞻營(yíng)全電子則發(fā)表了最新一代專為自動(dòng)化、機(jī)械控制、機(jī)器人產(chǎn)業(yè)而研發(fā)之高集成SoC處理器Vortex86 SoC。瞻營(yíng)全電子副總經(jīng)理邱英禎表示保證該產(chǎn)品十年供貨周期。

華北工控作為嵌入式電腦行業(yè)領(lǐng)軍，同時(shí)也是X86架構(gòu)的擁躉，其資深技術(shù)專家王青國(guó)在演講時(shí)介紹了基于X86架構(gòu)嵌入式電腦的市場(chǎng)現(xiàn)狀：“2010年X86架構(gòu)的嵌入式市場(chǎng)比2009年的X86架構(gòu)的嵌入式市場(chǎng)增長(zhǎng)了10%，充分說(shuō)明了X86架構(gòu)的嵌入式市場(chǎng)前景在持續(xù)快速增長(zhǎng)中。”

電機(jī)行業(yè)面臨效能提升轉(zhuǎn)折點(diǎn)

隨著“智能環(huán)?！薄ⅰ肮?jié)能低碳”等問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，電機(jī)行業(yè)也到了必須提升效率的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從而對(duì)電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)要求的精度也越來(lái)越高。TI張萬(wàn)凌針對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)提出了更智能、更安全、更綠色的解決方案。

華南理工大學(xué)楊向宇教授在演講中介紹了稀土永磁電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。稀土永磁電機(jī)的運(yùn)行原理雖與電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)相同，但它以永磁體替代勵(lì)磁繞組勵(lì)磁，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠;體積小，質(zhì)量輕;損耗小，效率高;電機(jī)的形狀和尺寸靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn)。不僅可以部分替代傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電機(jī)，還可以實(shí)現(xiàn)電勵(lì)磁電機(jī)難以達(dá)到的高性能。

雖然稀土永磁電機(jī)是一種全新技術(shù)，但其市場(chǎng)還處于培育之中，推廣應(yīng)用面臨不少困難：一是社會(huì)認(rèn)知度不高，大多數(shù)用戶對(duì)該技術(shù)不了解;二是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范滯后。楊向宇表示，目前在國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活等領(lǐng)域中，稀土永磁電機(jī)與電力電子技術(shù)和微電子控制技術(shù)相結(jié)合制造出各種性能優(yōu)異的機(jī)電一體化產(chǎn)品，已逐步替代一些傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電機(jī)。

浙江大學(xué)電機(jī)及其控制研究所副所長(zhǎng)陳陽(yáng)生教授則與在會(huì)聽(tīng)眾交流了交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)。該技術(shù)可應(yīng)用于工業(yè)、軍事等領(lǐng)域，具備高效率、力矩大、功率因素高等特點(diǎn)，但相對(duì)價(jià)格也比較昂貴。