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2017嵌入式领域MCU四大新变化

发布时间:2017-09-01   阅读:146次


嵌入式系统设备是应用最广泛的产品,小到玩具、穿戴产品大到复杂的工业、军工宇航设备,按照标准定义,嵌入式系统就是以应用为中心,以计算机技术为基础,将应用程序和操作系统与计算机硬件集成在一起,能够独立工作,而且软硬件均可裁减的专用计算机系统。简单地说,就是系统的应用软件与系统的硬件一体化的设备。广义上可以认为,凡是带有微处理器、微控制器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。从狭义上讲,更加强调那些使用嵌入式微处理器构成独立系统,具有自己的操作系统,并且具有某些特定功能的系统。随着智能化的深入,嵌入式系统发生了很多有趣的变化,我们以嵌入式系统的核心MCU来说说2017年嵌入式领域的MCU四个变化。

一、 MCU主频、内核大突破还有多核化

在传统上,我们理解的的MCU都是基于Cortex-M0,M3,M4或者8051 内核的MCU,但是今年我们看到,一些MCU领军厂商如ST、NXP等都推出于基于Cortex-M7内核高主频MCU,把MCU应用继续拓展。

NXP在今年6月推出了i.MX RT系列跨界处理器,它结合了高性能和实时功能,支持下一代物联网应用,具有与MCU级可用性相平衡的高度集成和安全性,且价格实惠。i.MX RT处理器的优势很明显:第一高性能,采用ARM Cortex-M7,主频高达600MHz,配备高达512KB的紧耦合内存,中断延迟低至20nm,可以使满足目前用户点一下按键就要快速做出反应的需求;第二高集成度,集成了2D图形加速引擎、并行相机传感器接口、LCD显示控制器和3个I2S,适用于GUI和增强版HMI的高级多媒体;第三低功耗,集成直流-直流转换器,实现业内最低动态功耗;第四使用简便,采用了MCU的应用架构,MCU客户可以利用现有的工具链,如MXUXpresso、IAR、Keil,快速开发和制作原型,而不用再学习Linux、安卓,从而节省设计时间;第五低成本,10K的转售价格不到3美元。对于这样的新MCU,国内嵌入式系统技术著名专家周立功教授(广州周立功单片机发展有限公司创始人、广州致远电子股份有限公司董事长)指出:“NXP最新推出的LPC546xx、i.MX6和刚推出来的i.MX RT绝对的创新设计,性能超群价格便宜,我们看到A7、A8性能再好,但其资源都被Linux吃掉了!而i.MX RT只需要RTOS就可以实现更好的性能,且更便宜。另外,基于RTOS的功耗管理更简单,大部分菜鸟级开发人员,不用懂Linux就可以开发出高性能的产品,这是多大的市场机会,因此必将成为流行的趋势!”

“这是兼顾了高性能与低功耗的产品设计。”他强调。“未来,Cortex-M7的发展理念更高性能,向多核发展,比如M0+M7、M4+M7、DSP+M7...等等。”

二、32位MCU加速取代8位MCU应用

目前在MCU领域,8位MCU仍占据1/3以上份额,在工业控制、安防、物联网、消费类电子等诸多领域,8位MCU的身影依然处处可见,根据IHS的预测,2018年8位MCU的市场规模将增长到78亿美元,市场份额继续超过MCU市场营收的三分之一以上,因为很多人认为8位MCU未来将继续维持增长。

不过随着智能化时代的来临和安全意识的提升,8位MCU增长将逐渐进入强弩之末,以今年来看,32位MCU取代8位MCU就呈现加速势态,一个变化是32位MCU大量取代8位MCU在指纹识别领域的应用,主要原因是32位MCU利用其更高的处理能力可以缩短算法执行时间,最终体现为响应速度。同时,32的高处理能力可以整合更多的功能,例如加密认证,辅助传感器等。

一些基于ARM® Cortex®-M4内核的MCU提供了完整的DSP指令集和专用浮点运算单元(FPU),可直接支持三角函数、滤波和卷积等复杂运算以加快指纹算法执行速度。最高主频下的工作性能可超过200DMIPS,可以支持高级指纹识别运算的全过程,包括指纹图像预处理、分割拼接、数据特征提取、特征匹配、交叉比对、识别解锁等一系列指令,更可显著提高指纹注册和匹配效率。所以很多8位MCU指纹识别方案别抛弃换到32位方案。

另外一些基于8位MCU的遥控器方案也因为32位MCU成本下降到与其持平而遭到抛弃。所以32位MCU需求旺盛一些公司缺货将成为常态化。

三、高端家电、高端消费电子设备需要高性能MCU

随着人工智能技术逐渐普及和人们对优质生活的追求提升,高端家电、高端消费电子对高性能MCU需求大增,例如很多冰箱需要做智能化的分析和处理,需要对储藏的食品做分类和检测,同时需要联网完成智能购物等动作,因此需要跟高性能的MCU,这些MCU除了支持一定的智能运算外还要支持触摸屏显示,支持较高的分辨率显示。针对这样的需求,本土MCU厂商可以将产品向高端延伸,在兼顾低端市场的同时,向高端市场发起冲击!

四、显示控制及人机交互应用加速

“在过去六个月,32位MCU在手机及移动支付、智能家居/家电、显示控制及人机交互和汽车电子及电机应用方面呈现加速势态。”灵动微电子MCU事业部总经理娄方超表示,“其中显示控制及人机交互需求极其旺盛,应该是潜力很大的市场,在这个市场中,MCU在取代以往的应用处理器市场。”

此外 ,在MCU开发上,各个厂商也努力简化MCU开发,例如ST开发出了STM32CubeMx,不但可以用它搜索选择满足需求的芯片,用它配置芯片外设引脚和功能,配置使用如LWIP、FAT32、FreeRTOS等第三方软件系统,还可以用它做功耗评估。


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