飛思卡爾為你解析最新MCU用戶需求及趨勢(shì)展望
摘要： 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。飛思卡爾半導(dǎo)體(中國(guó))有限公司高級(jí)市場(chǎng)營(yíng)銷及業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃耀君先生就MCU發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分享。
關(guān)鍵字： 飛思卡爾， MCU， 32位微控制器，
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(shì)媒體研討會(huì)”上，飛思卡爾半導(dǎo)體(中國(guó))有限公司高級(jí)市場(chǎng)營(yíng)銷及業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃耀君先生就MCU發(fā)展趨勢(shì)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(shì)?
(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(duì)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(shí)候不用換設(shè)備?！秉S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(gè)價(jià)格是相當(dāng)?shù)偷??！?/P>
同時(shí)，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(huì)選擇信號(hào)處理器去做馬達(dá)或者電源控制，現(xiàn)在他們或許也會(huì)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(huì)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(huì)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(tái)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(guó)內(nèi)也有很多知名廠商在做32位機(jī)。并且，在這個(gè)過程中，黃耀君發(fā)現(xiàn)一個(gè)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(gè)平臺(tái)，而不愿更改平臺(tái)。正因?yàn)榭吹竭@個(gè)趨勢(shì)，飛思卡爾以后可能有機(jī)會(huì)去統(tǒng)一整個(gè)平臺(tái)為嵌入式控制的微控制器。飛思卡爾看到這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，并且也在往這個(gè)方向發(fā)展。
(3)安全性和多核趨勢(shì)
客戶對(duì)微控制器的要求越來越高，如對(duì)低功耗的追求，器件安全功能的要求?？蛻舻囊笠矔r(shí)刻驅(qū)使著飛思卡爾對(duì)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(tái)，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(duì)于微控制器而言，多核也是未來的一大發(fā)展趨勢(shì)。黃耀君談到：“在跟客戶交流的時(shí)候，我們也看見了客戶對(duì)多核的要求，例如MCU的核等等?！?/P>
(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(dòng)(主要是驅(qū)動(dòng)電機(jī))，且客戶還希望芯片更加集成化，畢竟這樣成本會(huì)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(dòng)馬達(dá)，電壓也能達(dá)到10幾伏。飛思卡爾會(huì)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(dòng)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(duì)點(diǎn)，很多客戶就會(huì)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(gè)Linux和uCOSII。eGui是一個(gè)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(gè)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(kù)的支持。對(duì)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(duì)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(gè)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(gè)產(chǎn)品能夠通過USB口，對(duì)程序進(jìn)行更新。如果有新的版本程序出來，馬上插入U(xiǎn)SB口對(duì)其進(jìn)行更新。這樣做的好處在于，可以直接通過USB口對(duì)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(gè)很重要的指標(biāo)。”黃耀君說，“飛思卡爾在EMC方面也花了很多時(shí)間和精力去解決這個(gè)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(gè)不好的地方，那就是EMC會(huì)弱，能保護(hù)的部分也會(huì)越來越少。這是一個(gè)成反比的問題，所以飛思卡爾在這方面花了很長(zhǎng)時(shí)間，把線寬縮小的時(shí)候，也同時(shí)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(huì)相應(yīng)比較多，例如7816、IRDA、LIN、MODEM接口。有的客戶要求5、6個(gè)甚至7、8個(gè)UART。另外還有SPI、LLC等也是客戶比較關(guān)注的問題。
(4)MCU的類型及舉例說明
MCU分兩個(gè)類型：第一類是通用MCU，此類MCU不是針對(duì)某一個(gè)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(duì)兼容性的問題是毋庸置疑的，他們希望看中哪個(gè)就能拿來用。[!--empirenews.page--]
第二類是針對(duì)某個(gè)類型的應(yīng)用，通常叫做SoC。該類型主要針對(duì)量比較大的應(yīng)用，如電表。例如中國(guó)一年會(huì)做1億電表(包括出口)，這個(gè)量非常大。客戶對(duì)成本敏感度很高，所以很多廠家也針對(duì)量大的產(chǎn)品去做SoC。而其中的風(fēng)險(xiǎn)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(huì)變成廢品。不過，風(fēng)險(xiǎn)雖高，但回報(bào)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(gè)SoC，準(zhǔn)確的說它只是一個(gè)內(nèi)部具有MCU的硅片;針對(duì)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(huì)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(gè)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(huì)把DSC轉(zhuǎn)換時(shí)間變成1個(gè)微秒。如果做電機(jī)，需求就比較高，需要針對(duì)電機(jī)和電源，還需要pS級(jí)轉(zhuǎn)換的時(shí)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(chǎng)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(shí)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(duì)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(gè)針對(duì)5伏應(yīng)用的產(chǎn)品，在今年年終會(huì)推出來。
Kinetis K和X系列主要針對(duì)1.7-3伏的低功耗、低電量應(yīng)用。很多客戶對(duì)這方面的要求比較高，例如家電、電源，他們也會(huì)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(huì)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(duì)某種應(yīng)用的專用SoC系列。飛思卡爾現(xiàn)在有三個(gè)類似的產(chǎn)品，將來會(huì)發(fā)展更多。
第一個(gè)方面是W系列，針對(duì)無線連接應(yīng)用，我們把M4的核加一個(gè)無線模塊芯片。該系列有兩個(gè)產(chǎn)品，一個(gè)是Sub-1 GHz，一個(gè)是針對(duì)2.4GHz的。
針對(duì)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(gè)高精度的4x24位 ADC。
圖 不同MCU產(chǎn)品的不同應(yīng)用
最后，針對(duì)多媒體和實(shí)時(shí)控制芯片?？蛻舳紩?huì)用到顯示屏，有時(shí)候用兩個(gè)處理器去做。另外可能也會(huì)用MCU去做實(shí)施控制。飛思卡爾將這兩個(gè)集成在一起，做成一個(gè)單芯片。同時(shí)該系列產(chǎn)品還支持兩個(gè)方面實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)——Linux和MQX。MQX主要針對(duì)實(shí)時(shí)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(huì)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(duì)低功耗，處理器要求不是特別高的話，A5是一個(gè)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(huì)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(gè)心電圖的應(yīng)用，最終心電圖形會(huì)在手機(jī)中顯示出來。
家庭自動(dòng)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(shí)間段收費(fèi)并顯示等。
針對(duì)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(gè)保安室，保安室的監(jiān)控中心會(huì)連接到很多開關(guān)去監(jiān)控樓宇的安全。對(duì)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
[!--empirenews.page--]圖2 家庭自動(dòng)化的應(yīng)用方案
圖3 樓宇控制中心方案
黃耀君先生簡(jiǎn)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(chǎng)營(yíng)銷工作。目前專注于工業(yè)控制領(lǐng)域的市場(chǎng)營(yíng)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(gè)過程。后來轉(zhuǎn)到市場(chǎng)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(hào)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(jí)文憑。
圖 飛思卡爾半導(dǎo)體(中國(guó))有限公司高級(jí)市場(chǎng)營(yíng)銷及業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃耀君
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