智能化和移动互联网的发展趋势带动了传统嵌入式产品的设计转型。市场研究机构IHS iSuppli的报告显示,中国微控制器(MCU)市场预期在2015年达到47亿美元的营收规模,在之前5年里有望保持60%的年增长率。其中,工业和消费电子将成为最大赢家,而来自汽车电子领域的需求增长最快。同时,新能源和智能化应用也将加快高位数MCU的应用普及。
可穿戴市场更青睐MCU/MEMS分离方案
随着可穿戴设备、智能硬件搭载的MEMS传感器数量越来越多,采用MCU作为Sensor Hub来控制所有传感器的做法日趋普遍。但意法半导体(ST)大中华与亚太区微控制器市场及应用总监James Wiart日前在为其最新STM32L0 MCU系列站台宣传时称,他并不看好市场上一些将MCU与MEMS集成在一起的方案,因为“如果我们这样做了,将至少需要3×3或4×4这样的产品组合,也就是说四种MCU和四种MEMS共计16种产品,从某种程度上来说,这对客户和ST都不是非常可行的方案。”
意法半导体大中华与亚太区微控制器市场及应用总监James Wiart
因此,ST的策略仍将是根据不同需要,单独提供不同类型的MCU与MEMS传感器产品,从而保持极大的灵活性。除了提供硬件之外,ST还将联合第三方合作伙伴提供相关算法、协议栈和应用层软件,比如睡眠质量检测、运动检测、自由落体、行走、跑动等。活动现场,ST还重点展示了一款基于STM32L0的“气象预报站(Weather station)”方案设计,除STM32L0 MCU外,还包括ST MEMS压力传感器HTS221、湿度/温度传感器HTS221和数字UV传感器UVIS3,这也被视作日前由“墨迹天气”开发商墨迹风云发布的首款智能空气检测设备“空气果”的原型。
采用Cortex-M0+内核设计超低功耗MCU对ST来说是第一次,然而其竞争对手早在两年前就拿到了ARM授权并展开设计,这是否意味着ST在该市场上丧失了最佳的市场时机?ST中国区微控制器市场部高级经理曹锦东对此给予了否认。他更强调了推动和打造一个完整MCU生态系统对ST的重要性,因为这既涉及芯片、板级设计和方案设计等硬件,也包括操作系统和大量的软件应用。
“其实对MCU来讲,内核只占极小的面积,剩下的面积是由Flash、RAM、逻辑、外设所组成的。因此,ST会有很多空间去做差异化的内容,包括成熟稳定的工艺、优化的架构设计和外设IP、产能规划等等,更为重要的是STM32L0产品和现有STM32完全兼容,对于现有的设计可以非常快捷的转换到此低功耗产品去。”
改造音频插孔,实现数据传输
能源效率、互联设备、安全与健康,这四大趋势正推动着电子产业的发展。恩智浦半导体(NXP)此番就将目光投向了智能手机的音频插孔,一款由中国团队开发,名为Quick-Jack的解决方案据称能够使外部设备接入手机像插入耳机一样简便。
NXP微控制器通用市场产品线总经理Ross Bannatyne
该方案由一个小型电路板(包括LPC812微型控制器、标准扩展接头、电能采集电路和板载微型操纵杆)、用于iOS和Android操作系统的免费应用程序示例和设计文档材料组成。NXP微控制器通用市场产品线总经理Ross Bannatyne说,此概念受密歇根大学HiJack项目的启发,意在让移动、消费者和工业产品设计人员获得简单灵活、即插即用的连接途径,从而为可穿戴医疗、健身设备、游戏机控制器、玩具、诊疗和维护工具等广泛应用添加各类功能。
“这些应用的一些共同之处在于它们并不需要特别高速的数据传输,对成本比较敏感,需要快速推向市场。”Ross Bannatyne说,Quick-Jack方案包含了设计人员构建应用所需的一切,可以帮助他们以最快的速度完成从评估到最终产品设计的整个流程,而这,也是NXP当前力推的微控制器“一站式(in-a-box)”解决方案中的一部分。
恩智浦quick_jack解决方案
NXP方面称,对终端产品设计师而言,Quick-Jack可提供智能手机UI功能用于数据显示、开关控制、传感器监控、诊疗和其他现场数据的收集,手机无线连接支持数据上传、存储、固件更新、通用云通信,无需配置额外硬件或软件,也不必占用USB/LightNIng端口;对应用程序开发人员而言,该解决方案提供了即插即用的数据连接和外部设备电源,可为iOS或Android应用程序添加成熟的用户或环境感知输入和功能,在USB/Lightning端口处于使用中时,它还能提供一个辅助的数据/控制通道。
ARM R5 MCU首现汽车行业
采用ARM Cortex-R5内核,是此次Spansion Traveo系列微控制器的亮点,也是业界第一颗此类产品,主要针对汽车马达控制、电池管理、仪表盘、供热通风与空调(HVAC)、先进驾驶辅助系统 (ADAS)以及人机交互界面(HMI)控制等应用。Spansion公司微控制器与模拟业务部门市场部营销总监王钰称,之所以选择R5系列,主要原因在于当前新能源汽车中最关键的两项技术:马达控制和电源管理,对MCU的性能非常看重,而R5是ARM专门针对汽车电子应用开发的内核,兼具高性能与低功耗的特点,非常适合。
Spansion公司微控制器与模拟业务部门市场部营销总监王钰
他同时认为,ARM R5架构并不会在短时间内快速进入发动机控制领域。即便进入,乐观估计也至少需要3-5年时间,因为对任何一家整车企业而言,更换发动机主控单元绝非易事。但在除发动机以外的电机控制领域,R5架构将会逐渐占据主流,尤其是在以混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)为代表的新能源汽车中,Spansion将有望赢得更多机会。
Traveo家族的首款产品系列MB9D560基于双核ARM Cortex-R5内核并内嵌2MB闪存,运行频率为200MHz。单一芯片上的双核结构拥有两个用于电机控制中分解器-传感器的接口电路,以及两个独特的硬件IP。王钰将双核MCU带给汽车发动机控制系统的好处归纳为以下三点:1. 将2个电控单元合二为一,内嵌2MB闪存,降低了原料采购和开发成本;2. 增强系统级实时行为,双内核之间通信总线延迟时间缩至最短;3. 通过专用硬件支持调节算法,可以解除CPU负载,提高系统安全性。