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2017嵌入式領域MCU四大新變化

發布時間:2017-09-01   閱讀:146次


嵌入式系統設備是應用最廣泛的產品,小到玩具、穿戴產品大到復雜的工業、軍工宇航設備,按照標準定義,嵌入式系統就是以應用為中心,以計算機技術為基礎,將應用程序和操作系統與計算機硬件集成在一起,能夠獨立工作,而且軟硬件均可裁減的專用計算機系統。簡單地說,就是系統的應用軟件與系統的硬件一體化的設備。廣義上可以認為,凡是帶有微處理器、微控制器的專用軟硬件系統都可以稱為嵌入式系統。從狹義上講,更加強調那些使用嵌入式微處理器構成獨立系統,具有自己的操作系統,并且具有某些特定功能的系統。隨著智能化的深入,嵌入式系統發生了很多有趣的變化,我們以嵌入式系統的核心MCU來說說2017年嵌入式領域的MCU四個變化。

一、 MCU主頻、內核大突破還有多核化

在傳統上,我們理解的的MCU都是基于Cortex-M0,M3,M4或者8051 內核的MCU,但是今年我們看到,一些MCU領軍廠商如ST、NXP等都推出于基于Cortex-M7內核高主頻MCU,把MCU應用繼續拓展。

NXP在今年6月推出了i.MX RT系列跨界處理器,它結合了高性能和實時功能,支持下一代物聯網應用,具有與MCU級可用性相平衡的高度集成和安全性,且價格實惠。i.MX RT處理器的優勢很明顯:第一高性能,采用ARM Cortex-M7,主頻高達600MHz,配備高達512KB的緊耦合內存,中斷延遲低至20nm,可以使滿足目前用戶點一下按鍵就要快速做出反應的需求;第二高集成度,集成了2D圖形加速引擎、并行相機傳感器接口、LCD顯示控制器和3個I2S,適用于GUI和增強版HMI的高級多媒體;第三低功耗,集成直流-直流轉換器,實現業內最低動態功耗;第四使用簡便,采用了MCU的應用架構,MCU客戶可以利用現有的工具鏈,如MXUXpresso、IAR、Keil,快速開發和制作原型,而不用再學習Linux、安卓,從而節省設計時間;第五低成本,10K的轉售價格不到3美元。對于這樣的新MCU,國內嵌入式系統技術著名專家周立功教授(廣州周立功單片機發展有限公司創始人、廣州致遠電子股份有限公司董事長)指出:“NXP最新推出的LPC546xx、i.MX6和剛推出來的i.MX RT絕對的創新設計,性能超群價格便宜,我們看到A7、A8性能再好,但其資源都被Linux吃掉了!而i.MX RT只需要RTOS就可以實現更好的性能,且更便宜。另外,基于RTOS的功耗管理更簡單,大部分菜鳥級開發人員,不用懂Linux就可以開發出高性能的產品,這是多大的市場機會,因此必將成為流行的趨勢!”

“這是兼顧了高性能與低功耗的產品設計。”他強調。“未來,Cortex-M7的發展理念更高性能,向多核發展,比如M0+M7、M4+M7、DSP+M7...等等。”

二、32位MCU加速取代8位MCU應用

目前在MCU領域,8位MCU仍占據1/3以上份額,在工業控制、安防、物聯網、消費類電子等諸多領域,8位MCU的身影依然處處可見,根據IHS的預測,2018年8位MCU的市場規模將增長到78億美元,市場份額繼續超過MCU市場營收的三分之一以上,因為很多人認為8位MCU未來將繼續維持增長。

不過隨著智能化時代的來臨和安全意識的提升,8位MCU增長將逐漸進入強弩之末,以今年來看,32位MCU取代8位MCU就呈現加速勢態,一個變化是32位MCU大量取代8位MCU在指紋識別領域的應用,主要原因是32位MCU利用其更高的處理能力可以縮短算法執行時間,最終體現為響應速度。同時,32的高處理能力可以整合更多的功能,例如加密認證,輔助傳感器等。

一些基于ARM® Cortex®-M4內核的MCU提供了完整的DSP指令集和專用浮點運算單元(FPU),可直接支持三角函數、濾波和卷積等復雜運算以加快指紋算法執行速度。最高主頻下的工作性能可超過200DMIPS,可以支持高級指紋識別運算的全過程,包括指紋圖像預處理、分割拼接、數據特征提取、特征匹配、交叉比對、識別解鎖等一系列指令,更可顯著提高指紋注冊和匹配效率。所以很多8位MCU指紋識別方案別拋棄換到32位方案。

另外一些基于8位MCU的遙控器方案也因為32位MCU成本下降到與其持平而遭到拋棄。所以32位MCU需求旺盛一些公司缺貨將成為常態化。

三、高端家電、高端消費電子設備需要高性能MCU

隨著人工智能技術逐漸普及和人們對優質生活的追求提升,高端家電、高端消費電子對高性能MCU需求大增,例如很多冰箱需要做智能化的分析和處理,需要對儲藏的食品做分類和檢測,同時需要聯網完成智能購物等動作,因此需要跟高性能的MCU,這些MCU除了支持一定的智能運算外還要支持觸摸屏顯示,支持較高的分辨率顯示。針對這樣的需求,本土MCU廠商可以將產品向高端延伸,在兼顧低端市場的同時,向高端市場發起沖擊!

四、顯示控制及人機交互應用加速

“在過去六個月,32位MCU在手機及移動支付、智能家居/家電、顯示控制及人機交互和汽車電子及電機應用方面呈現加速勢態。”靈動微電子MCU事業部總經理婁方超表示,“其中顯示控制及人機交互需求極其旺盛,應該是潛力很大的市場,在這個市場中,MCU在取代以往的應用處理器市場。”

此外 ,在MCU開發上,各個廠商也努力簡化MCU開發,例如ST開發出了STM32CubeMx,不但可以用它搜索選擇滿足需求的芯片,用它配置芯片外設引腳和功能,配置使用如LWIP、FAT32、FreeRTOS等第三方軟件系統,還可以用它做功耗評估。


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