市场技术变革推动MCU差异化创新

 中国电子报、电子信息产业网  作者:李映 陈炳欣 慕容素娟
发布时间:2013-08-30
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  微控制器(MCU)是一类既熟悉又新颖的电子器件。说它熟悉,是因为20世纪70年代就已经诞生,且广泛应用,广为人们所熟知;说它新颖,是因为无论市场需求还是产品技术,每年都会展现出诸多不同,比如在2013年里,32位MCU对8位的快速替代,低功耗产品的广泛推出,异构或同构内核的争论等,都成为业界热议的话题。对此,本报特别约请了MCU业界主流厂商,针对热点话题进行探讨。

飞思卡尔资深全球产品经理 林明

英飞凌科技(中国)有限公司汽车电子事业部高级总监兼业务负责人 徐辉

Microchip Technology全球销售及应用副总裁 Mitch Little

恩智浦半导体大中华区市场总监 金宇杰

ADI公司精密ADC产品线产品应用经理 魏科

ARM 中国嵌入式市场经理 耿立峰

瑞萨电子通用和SoC产品中心副总监 吴晓立

Silicon Labs亚太地区MCU高级市场营销经理 彭志昌

赛普拉斯大中华区PSoC业务拓展经理 王冬刚

意法半导体大中华区与亚太区微控制器市场及应用总监 James Wiart

兆易创新GigaDevice MCU产品经理 金光一

中颖电子股份有限公司MCU事业部总监 包旭鹤

安森美半导体三洋半导体产品部数字方案MCU及闪存部主管 山田进

  市场:智能化趋势催热需求

  随着智能化产品的推出,需要更多的智能控制,促进了MCU的需求增长,比如智能照明、智能化家居、智能保健、智慧城市等应用。

  林明:2013年是物联网正式起步的关键年,相比2012年对MCU的需求会有可观的增长,尤其是32位MCU将成为市场的主流。物联网应用要求MCU功耗更低、体积更小、性价比更好。消费电子、工业控制、无线应用、汽车、智能电网等将会是主要垂直应用市场,此外可穿戴设备市场也开始起步。

  飞思卡尔拥有十分完整的ARM微控制器和微处理器产品组合,包括入门级Cortex M0+架构的Kinetis L系列、Cortex M4架构的Kinetis K系列、Cortex A8/Cortex A9多核架构的i·MX系列等,满足各种多元化应用。

  金宇杰:市场对MCU需求越来越旺盛,这一走势是非常清楚的,尤其是中国市场。随着智能化产品的推出,需要更多的智能控制,促进了MCU的需求,比如智能照明、智能化家居、智能保健、智能电表、智慧城市等应用,都是MCU产品的重要发展空间。

  徐辉:随着电子技术在工业、一般消费品及汽车产业中广泛应用及对产品技术和功能要求的逐步提升,MCU的市场需求在2013年将继续增长。在全球经济复苏的背景推动下,这种增长趋势更加明显。

  Mitch Little:2013年计算和通信用设备持续向移动化发展。这意味着最终产品的外形更小、电池使用寿命更长将得到进一步的关注。在通用汽车市场中,较高级车型中大规模使用半导体器件的现象将变得更加普遍。所涉及的领域包括信息娱乐以及其他一些目前尚未标准化的方便用户的概念。单片机更是会继续通过各种方式渗透到各种电子设备中。事实上,几乎对于所有带电源的终端设备来说,无论是电池供电还是线路供电,要么是已经使用了单片机,要么就是应该使用单片机。所以我认为在智能电源、无线连接、人机界面和汽车领域,单片机和模拟半导体都存在极大的增长潜力。

  耿立峰:从整体产业趋势看来,智能家居,智能电网与物联网的蓬勃发展将推进MCU市场需求日益攀升,逐年成长。以2012年为例,全球基于ARM的Cortex M系列内核的MCU出货量汇总大概在22亿片,反观2010年,这个数字只有3.7亿片。今年除了传统嵌入式行业的应用,我们也看到了Google Glass、Nike Flue Band等可穿戴装置的出现,这些也都是持续带动MCU成长的推动力。

  吴晓立:2013年MCU市场有明显的需求上升,特别是家电市场。

  魏科:数字革命推动了MCU/DSP产品在音响、辅助驾驶、电机控制、智能监控、生物识别、生命维持和救护等领域的广泛应用,促进了MCU/DSP市场规模的扩大。

  包旭鹤:MCU应用广泛,我们看好绿色节能类应用。这类MCU需要低功耗、高效能控制算法,高精度、高电压的模拟集成等方面的技术,中颖电子也在致力这方面的耕耘。中颖电子的MCU目前主要应用在家电、电脑周边等领域,公司正积极拓展锂电池管理、智能电表、电机控制和新一代节能显示技术OLED驱动等应用市场。

  山田进:LED照明、汽车、智能手机/平板电脑及白色家电都是安森美半导体MCU的目标应用市场。我们的MCU将嵌入高精度的模拟功能及电机控制功能。

  王冬刚:新兴的MCU应用领域包括智能电网,需要高性能MCU和多通道同步采样ADC处理能力;物联网,需要多通道传感器、Bluetooth、RF、NFC等无线连接的支持;医疗电子,需要高集成度、高性能的MCU;照明,需要低功耗、高集成度MCU。

  金光一:目前,我们会更多关注智能家居、智能仪表、工业电子、医疗、消费产品、汽车等应用领域,3年~5年内,消费电子、工业电子和医疗电子将是GD32 MCU重点发力的三大领域。成功源自专注,当前对GigaDevice来讲,我们会专注于Cortex M3内核产品的研发与应用,持续发挥产品的性能和成本优势。针对不同的用户需求,推出入门型、基本型、增强型和互联型等一系列产品,不断丰富和完善MCU产品线,从而进一步拓展GD32 MCU的应用领域。1年~2年之后我们会考虑推出Cortex M0+内核产品,为成本敏感的低端应用提供更多选择。

  耿立峰:不同的行业应用对MCU的资源需求不尽相同。我想Connectivity可能是共性之一,通过把各个单独的个体节点组网和信息汇总,从而挖掘其中的智能化应用。当然如果细分还会发现包括各种不同的通信技术方案,比如电力线载波通信、ZigBee、嵌入式WiFi、Bluetooth等。这里一定需要大量的低功耗MCU去实现对信息的采集、处理和通信。

  彭志昌:当前最大的市场机遇就是用于物联网的可连接设备。这样的例子包括智能电表、智能温控器、安全与监控系统、便携式医疗和健康/健身设备、家庭自动化和无线传感器网络。这些应用要求“电池友好型的”超低功耗MCU,同时提供能够降低系统整体功耗的模拟/混合信号外设。这些高能效的MCU同时还需要支持无线连接和传感器集成。此外,我们看到了对无线MCU的持续需求,它将低功耗处理内核和无线收发器结合在一起,支持ZigBee和低能耗蓝牙之类的一系列的低功耗无线协议,以及专有的sub GHz无线连接。为了满足这些市场需求,Silicon Labs在2012年中期收购了Ember,为低功耗无线网状网络应用增添了Ember ZigBee无线SoC和应用。

  32位:替代8位已成定局

  从出货量来看,8位和16位逐渐被替代,32位继续保持增长率第一,逐步成为主流MCU。

  林明:随着物联网的发展,越来越多的应用需要高能效比的MCU,能在有限的功耗下完成复杂的数据处理和运算。32位平台的生态系统也比8位和16位平台丰富得多,这有利于客户加快产品面市周期。8位和16位MCU已经无法适应这样的趋势,32位MCU将会成为市场的主流。

  徐辉:Cortex M0/Cortex M0+产品的出现,由于其在内核尺寸、性能、功耗方面的优势,结合越来越先进的生产工艺,相关产品具有高性能、低价格的优势。在可预见的将来,16位MCU及中高端8位MCU的市场将逐步被Cortex M0/Cortex M0+产品所取代。32位MCU尤其是Cortex M内核产品的市场份额会越来越大,成为未来市场的主力。32位中除了通用的Cortex系列外,一些厂家的自有32位内核也在推出低成本产品,希望在自己的专有市场领域进一步替代原有的16位和8位MCU。

  英飞凌下一代多核架构32位MCU(AURIX系列),基于业界领先的65nm工艺开发制造,专注32位汽车应用,并下探到16位MCU的市场区间。由于具有良好的管脚兼容性和软件移植性,未来将逐步取代16位MCU在汽车电子领域的地位。8位MCU也只是在个别简单应用领域还会继续存在一段时间。

  金宇杰:多年之前NXP就推出这样一个概念——32位MCU将替代8位和16位MCU。基于ARM Cortex M0/Cortex M0+的推出及技术的跟进,可以让32位MCU做到低成本、低功耗。目前,32位MCU从成本上已经非常接近8位MCU。按照我们的计划还会逐渐推出更低成本的具有32位内核的单片机。

  从MCU前10位的芯片厂商的技术走势也可探知主流市场将从8位转向32位,加入这个阵营的厂商越来越多。相信未来一段时间,这个转换将会加速。未来市场的主力将是32位MCU。

  Mitch Little:单纯从数据总线宽度(8位、16位还是32位)来看待单片机市场未免过于简单。单片机市场的变化并非十分迅猛,它只是随着低端和高端MCU市场中涌现的新型应用而不断发展。32位市场的增长最为迅速,而8位和16位产品正不断渗透到过去不考虑使用MCU的新型应用中。

  Microchip在8位单片机市场中具有举足轻重的地位,我们仍将在该领域继续投入大量资源。我们在16位和32位单片机领域的发展也很迅速,已经发布了许多新的产品,并且还有更多新产品准备推出。

  王冬刚:从出货量来看,8位和16位逐渐被替代,32位继续保持增长率第一,逐步成为主流MCU。根据IC Insights预计,未来5年,32位MCU产品将在出货量及销量方面都成为MCU市场的第一。到2017年,预计32位MCU的销售额占55%,而16位收入将占22%,4位/8位为23%。而就出货量来讲,预计2017年32位MCU的出货量占38%,16位器件将占34%,4位/8位则为28%。

  耿立峰:对于MCU市场,产业界有一个共识或者是趋势,就是32位MCU正在逐渐取代8位和16位MCU,成为增长速度最快的一个分支,并逐渐变成市场上的主力。与此同时,在某些对性能要求不高或者对价格极端敏感的应用中,我们还是能见到8位/16位的MCU。

  包旭鹤:通用MCU生产工艺精进虽不如存储器和普通逻辑SCALIND DOWN那么明显,但近些年还是取得了长足进步,从0.35μm为主流一路进步到0.18μm为主流,甚至出现0.11μm工艺的产品。这一变化使得32位MCU的成本不断下降,从而导致32位MCU的销售量逐年上升。16位MCU将因32位MCU的替代,市场份额出现较快速的下降,但是8位MCU因其用户为普及型用户,使用方便,且平台转换成本较高,因而将会在市场上存留很长时间,并在近几年保持增长态势。

  吴晓立:位数不是客户选择MCU的原因,性价比优秀、“Best Fit”的产品是这个市场的主力。

  山田进:一项明显的趋势是ARM Cortex内核将在32位MCU市场占据更大份额,其应用领域也将增多。8位MCU市场微增;16位MCU市场持平或微降;32位MCU市场增长。未来,8位/16位MCU将主导简单应用,而32位MCU将主导复杂应用,各自主导不同应用市场。

  彭志昌:随着嵌入式开发者越来越转向标准化的核构架,16位MCU市场在稳定的8位市场和迅猛增长的32位市场之间不断受到挤压。专有架构主导了16位市场,而广受欢迎的8051内核被广泛地使用在8位MCU设计中,同时ARM技术已经成为32位MCU的一种事实标准。鉴于这种市场动态,我们将会继续看到32位和8位设计在MCU市场中获得超越16位的发展动力。

  除了ARM技术在32位MCU市场上越来越受欢迎,我们继续看到顾客对8位MCU的强劲需求。从内核的角度看,8位构架更为简单,同时32位MCU需要更多的非发挥性存储器和RAM内存、更为复杂的系统功能和诸如C/C++这样更加内存密集的编程语言(相对而言8位设计仅使用汇编语言)。许多基本的嵌入式应用只是简单地切换位,并不需要大量的处理能力。例如对于简单的家用无线电玻璃破碎检测传感器或者工厂车间的地表温度传感器而言,8位MCU就是一种理想的选择。此外,8位架构比32位架构具有更高的确定性,而且8位MCU的开发也是非常简捷的。当开发人员在编写了一行8位MCU代码时,将非常清楚它是如何执行的。8位MCU的外形还可以变得非常小。例如,Silicon Labs提供了封装尺寸小到2mm×2mm的8位器件,它同时还提供出色的外设集成。

  差异化:周边电路成竞争关键

  在各家内核都一样的情况下,MCU的周边性能,就显得非常重要。它让各个厂商体现出自身的差异性。

  金宇杰:MCU要想获得成功,有几个方面十分重要。一是产品本身的性能、成本。二是它的生态支持系统,如样品电路、支持软件等。三是技术支持的速度等。在大家内核都一样的情况下,MCU的周边性能,就显得非常重要。它让各个厂商体现出自身的差异性,比如一些特殊接口、时钟的设置等,是与其他厂家的区分点。当然,成本也很重要,在设计之初就要考虑减少设计成本,满足市场需求,以获得竞争优势。

  林明:我认为最重要的是理解客户的应用和市场的需求,定义最合适的产品,为客户带来最大的价值。另外要根据多元化应用有针对性地提供成熟的系统解决方案,帮助客户将产品更快地推向市场。

  James Wiart:简化产品选型和产品差异化定位是意法半导体的核心。对MCU本身来讲提供了芯片本身是不够的,我们还提供服务、支持、质量、可靠性。市场都有自己的选择,我们不会规定客户一定要买什么,我们只是把自己的产品做得很好,去吸引客户。

  从ST的架构来看,ST分模拟与数字两大部门,希望能够增强每一个产品的工艺和技术,提升产品的竞争力。从MCU本身来讲,我们会跟MEMS等其他部门合作,针对具体应用领域提供更好的产品线满足客户需求,这个需求不仅仅是MCU,也在MEMS、电源器件和功率器件部分考虑怎么做一个更好的套餐,让客户满足系统需求或者是嵌入式的需求,通过几个部门的合作可以实现系统的应用

  ST对工艺有很深的研究。追求低成本的话,一定要用低成本的工艺去做;追求高性能就要用高性能的工艺去做。用什么工艺取决于我们的目标、应用以及产品的定位。不管是180nm的工艺,还是90nm的工艺,都是业界非常先进的工艺。对于MCU来讲,工艺并不是越新越好,MCU是混合电路,要经受更恶劣的环境,所以是用最可靠的工艺,而不是更新的工艺,可靠性永远是第一位的。

  徐辉:的确,MCU市场竞争非常激烈。针对行业的发展势态与市场需求,提供给客户最佳性价比和最切合客户应用的产品以及快速的市场反应能力是取得MCU市场成功的关键因素。

  英飞凌公司汽车MCU(TriCore系列32位)已经在汽车动力总成、主被动安全、车身电子及新能源动力控制系统中得到广泛应用,其中全球有近一半的动力总成和新能源车的控制系统在使用英飞凌的MCU。在这些关键的控制应用中,安全性、可靠性、稳定性及高速、低功耗等性能成为汽车电子控制应用的首选指标。针对未来汽车电子应用系统的发展趋势与市场需求,我们会时刻把握市场的脉搏,给客户提供最佳性价比和最切合客户应用的MCU产品。

  现在针对工业和多元化市场的需求,我们和ARM合作,选择了大家都比较熟悉的、行业内普遍使用的ARM内核,配以强大的外设,着眼进一步的细分市场,以富有竞争力的价格,赢得了客户广泛关注和好评,英飞凌的16位和8位单片机在工业内也被广泛使用。

  吴晓立:我们主要研究如何贴近中国市场客户的需求,认真倾听客户的需求并为客户的应用场景选择/设计最合理的MCU,帮助客户降低BOM成本、生产成本和长期服务成本,同时通过新的IP和新的商业模式尽可能地为客户带来新的商业价值。

  Mitch Little:从智能手机到移动计算,再到消费类电子产品和电器的方方面面,人机界面技术一直占据主导,如今该技术正大规模渗透到汽车领域。Microchip在开发人机界面和显示屏新技术方面做了大量投资,并且仍将继续关注该领域。我们的mTouch触摸传感解决方案能够与大量单片机产品线配合使用,可实现电容式按钮与滑动条乃至多点触控投射电容式触摸屏等功能。在某些案例中,我们将用于驱动图形显示和电容式触摸传感的外设集成到单颗单片机中。近期,我们利用创新的GestIC技术增添了手势界面功能。全球首款采用GestIC技术的手势控制器MGC3130能通过电场检测人手的位置和手势。这一点意义重大,因为电场技术的能耗极低,因而非常适合移动应用和其他电池供电应用。另外,电场技术精确度高且抗干扰能力强,十分适合汽车和工业环境。

  随着无线连接集成继续迅猛发展,相关经济高效解决方案的基础逐渐夯实。在这一领域,我们致力于提供独特而完整的解决方案,以期实现真正易用、快速并兼容各种主流标准。尤其值得一提的是,我们的32位PIC32单片机产品组合已经发展到关键阶段,即将成为高性能嵌入式控制计算技术领域的主导力量。最近,我们发现嵌入式应用对Bluetooth连接的需求日渐增加。近期收购的Roving Networks,不仅为Microchip的客户带来了丰富的蓝牙解决方案组合,而且通过易用的“板上协议栈”模块组合扩展了我们的WiFi功能,使得任意单片机都能支持WiFi和蓝牙连接,而不受集成存储器大小或位宽的限制。

  王冬刚:要取得竞争优势并长期居于主导地位关键是在4P(product、 price、 promotion、place)上取得竞争优势。产品创新、高性价比、完善的生态系统和成熟的方案将使MCU厂家取得成功。

  包旭鹤:我认为一要持续不断地投入产品技术的研发,保持产品在性能、成本和品质上的优势地位;二要切实掌握用户的实际需求,深入应用成为专家(比客户更懂应用),这样才会在MCU产品的规格定义的能力方面领先于其他竞争者。

  金光一:在MCU的激烈市场竞争中取得优势,产品的差异化是取胜的关键,通过差异化来规划产品线并提升产品的性价比是核心竞争力。GD32 MCU进一步扩大了我们GigaDevice基于先进存储技术的平台优势,包括运营资源和量产经验。通过集成Cortex M3处理器内核与丰富出色的外设,并采用自主知识产权的专利技术,在提高了产品性能的同时,还可提供极具竞争力的价格。另外,在产品线规划上,所有MCU在软件和引脚封装方面全兼容,可以有效提升用户的研发效率,降低项目成本,缩短设计周期。满足工业、消费电子等对性能和价格的双重需求,从而更适合嵌入式控制应用。

  彭志昌:第一,在不断提高芯片的集成度、性能和能效的同时,继续降低成本。第二,要围绕高精度模拟和集成混合信号外设而形成差异化。第三,通过提供各种节能MCU来降低系统级功率损耗,这些MCU带有精密的片上能源管理系统、多种功率模式和节能的外设。第四,提供业内最佳的、易于使用的软件工具,并且如Silicon Labs用于8位设计的Keil工具和用于32位基于ARM的Gecko产品的Simplicity Studio那样实现完全免费。

  魏科:MCU市场获得成功的关键在于高性能、低功耗、高可靠性,这也是ADI公司的精密模拟微控制器的策略发展重点。

  功耗:动态与待机两路出击

  低功耗是MCU开发的一个发展方向,除此之外,MCU厂商还要在功耗、性能、集成度、尺寸、成本等方面全面考量。

  林明:飞思卡尔始终致力于为客户提供最有价值的产品和方案。针对物联网应用的特点,低功耗、小尺寸、高集成度并且具有价格竞争力的MCU产品将获得成功。KL02正是为物联网应用量身定制的产品,它是世界上几何尺寸最小的基于ARM架构的MCU(1.9mm×2mm),具有最高的能效比(15.9coremark/mA),集成了各种先进的片上外设并且以8位MCU的价格为客户提供32位的系统解决方案。

  金宇杰:在MCU当中,低功耗是越来越热的一个话题。MCU在很多手持设备中也在大量应用,此类产品对功耗的要求越来越严格。功耗有待机功耗、动态功耗不同方面。在不同工作频率下动态功耗会有所不同,这方面NXP已达到很高水准。我们会提供一些专用的程式给用户,使用户可以在功耗与性能之间选择一个最理想的平衡点。在待机功耗上,我们也在设计和工艺等方面努力改善。

  吴晓立:瑞萨的优势来自我们领先的Flash工艺,以及我们灵活的产品运行模式。从RL78系列开始,我们引入了“Snooze”模式的概念,MCU可以一直在STOP模式,等待外设接受UART/CSI数据或进行ADC转换,数据接收/转换完毕后MCU进入全速运行,极大地降低了整体功耗。与此同时,我们RL78系列的单个功耗指标均已处于业界领先地位。

  山田进:我们着重于提供低能耗的MCU,但我们的一些产品也提供很高的性能。MCU在系统任务中发挥主要作用,总能耗取决于MCU。因此,应用中需求低能耗的MCU。安森美半导体推出了极适合低能耗应用的MCU。LC87F7932B仅在RTC工作模式下提供0.45μA的平均能耗,而在控制LCD显示屏、RTC工作及间歇工作以检测传感器的12位模数转换器(ADC)的情况下,总平均能耗仅为1.5μA。

  金光一:由于拥有高速的CPU内核和GigaDevice gFlash专利技术,GigaDevice全新的GD32 MCU产品系列实现了内核对Flash访问的零等待。根据Dhrystones和CoreMark测试结果,GD32的代码执行效率比市场同类产品提高30%~40%。另外,还针对节能和电池供电等应用场合进行了优化,GD32提供了三种省电模式,同主频下的工作电流比市场同类产品降低20%~30%,最高主频下的全速运行功耗仅为1.05mW/MHz。

  我们希望通过集成Cortex M3处理器内核与出色的外设,打造完整丰富的产品系列,给用户在研发时以更大的自由选择。通过本地技术支持团队和工具厂商的协作,为用户带去优异的系统性能与灵活的应用体验,并在性价比上做得更为出众。在今年9月,我们还会推出Flash容量支持到3072KB,并集成以太网接口、USB OTG、I2S、SDIO等更多全新外设的系列产品,进一步拓展GD32的应用领域和优势。

  耿立峰:低功耗当然是MCU开发的一个发展方向,而且是很重要的发展方向。而ARM的内核提供了丰富的低功耗模式选择,高性能的32位内核可以更快地完成系统的处理任务然后进入低功耗待机模式,从而降低系统的平均功耗。除了ARM的内核以外,还需要芯片厂家以及代工厂,从MCU的芯片外设IP、SoC设计以及工艺节点,甚至是系统应用等各个方面综合考虑。

  王冬刚:Cypress在低功耗产品上推出了PSoC4产品,PSoC4架构面向嵌入式设计提供业界最灵活、最低功耗的ARM Cortex M0器件,在Stop模式下电流只有20nA。

  魏科:低功耗应用是ADI公司在SoC领域的发展方向。ADI公司推出的解决方案具有突出的低功耗特性,同时具有业界领先的模拟前端性能。

  彭志昌:Silicon Labs长期以来在8位MCU产品组合中,一直都充分利用混合信号技术尽力达成一种低功耗、高性能、功能集成、小体积和经济成本之间的最佳平衡。我们正在将相同的混合信号集成于各种32位MCU解决方案之中。最近对Energy Micro的收购,也让我们通过吸收世界上最节能的、基于ARM的MCU而增强了我们的32位产品组合。

  工具:开发套件受追捧

  应注重生态系统的建立,在软件方面打造免费开源的环境,供工程师使用这些生态系统。

  林明:飞思卡尔多年来致力于软件工具的开发,包括CodeWarrior、Processor Expert、MQX实时操作系统等,为客户提供开发的便利性。未来公司将针对不同的应用开发更多成熟的软件库和系统参考设计,为客户提供完整的解决方案。

  James Wiart:ST会驱动整个应用发展。我们会开发属于底层的东西,在应用层面由第三方进行开发,同时,ST也购买第三方的IP和软件。我们基本态度是开放的,只要它的可靠性、稳定性达到ST的标准。

  ST在推产品的同时,也会更加注重生态系统的建立,包括板级的评估板。在软件方面,除了跟以往的厂商合作以外,我们还打造一些免费开源的环境,供工程师使用。

  徐辉:英飞凌针对基于Cortex M内核的XMC4000、XMC1000产品推出了新的DAVE3TM开发环境,集成免费的编译器、调试器及下载工具。用户可在图形化的开发环境中,通过组合和配置DAVE App组件,自动进行资源分配,生成用户C代码(底层代码或参考方案)。新的DAVETM将帮助客户更加容易地使用功能强大的XMC4000、XMC1000系列微控制器,轻松实现从其他平台控制器至英飞凌产品的移植。DAVE3TM后续会推出SDK,用户可以根据需求编写自己的DAVE App, 满足个性化的需求,同时亦可共享给其他用户使用。

  英飞凌汽车MCU在全球拥有众多的软件开发工具提供商,客户根据自己开发任务的要求会有很多种选择, 比如从入门级的免费VX开发工具集,到支持AUTOSAR的高级开发工具DAVE环境等。每个软件工具提供商都有多年的系统工具开发经验,能为客户提供专业的、高质量的、优化的和可靠的开发工具。

  王冬刚:“We change the way,you change the world!”Cypress的PSoC Creator改变了传统的设计方法,工程师利用这个工具设计产品改造整个世界。PSoC Creator将一个最新的软件开发IDE与一个革命性的图形设计编辑器结合在一起,构成一个独特的强有力的软硬件同步设计环境。它提供内容丰富的、存有几百个预先配置过的模拟和数字外设库,可以方便地拖放进电路图设计界面并组成强大的系统。该工具还可以自动为所有片上信号分配管脚,如有需要,甚至还能将I/O分配到最佳管脚。每个外设元件的参数均经过仔细的配置,以保证应用效果能最好地满足设计者的要求,且没有资源浪费。构建过程会为每一个元件产生一个一致的、容易记住的API系列。这样,软件开发者即可控制硬件,而无需为基本执行指令操心。定制的设计及其相关的API还可以方便地存储在库中,用于将来的项目或在组织内部分享。

  吴晓立:瑞萨自身拥有完整的MCU开发工具,并且价格十分合理。在瑞萨的中文网站上有瑞萨Easy购页面,提供全套的方案文档、电路图、源代码,客户可以方便地下载方案,进行在线培训﹑技术交流及产品和工具购买。另外,瑞萨正在开展新的全球合作伙伴计划,其中软件的合作伙伴和工具的合作伙伴是重要一环。

  山田进:对于MCU而言,高性能的编译器及实时寄存器查看器很重要。我们计划增强8位及16位MCU用的C编译器的性能。

  魏科:CrossCore Embedded Studio是针对ADI公司Blackfin和SHARC处理器系列的世界一流集成开发环境(IDE)。该IDE基于Eclipse,采用了我们最新一代的成熟的代码生成工具,提供了无缝直观的C/C++和汇编语言编辑、代码生成和调试支持。CrossCore Embedded Studio还为Blackfin和SHARC开发人员提供了驱动器、服务和算法软件模块的高度集成插件支持。此类支持包括片内和片外外设的驱动器支持、以太网和USB的堆栈、受欢迎的实时操作系统和文件系统等。这为用户提供了易于使用的开发框架,包含了出色的集成多核开发和调试支持。

  彭志昌:对于MCU供应商,为客户提供超低功耗MCU已不再足够,他们必须还提供易于使用的、能够“感知功耗”的软件工具,从而使开发人员能够针对最低的系统级功耗优化设计。此外,应该免费为客户提供这些工具。例如,Silicon Labs最近宣布可提供用于其整个8位产品组合的免费Keil开发工具。客户可以从我们的网站上免费下载这些Keil开发工具。

  此外,我们通过免费的Simplicity Studio软件套件来支持我们基于ARM的EFM32 Gecko MCU产品组合,它是一个全面的图形化用户界面环境,适用于所有主要的计算平台,包括Microsoft Windows、Linux和Mac/OS X。EFM32 MCU的初始者工具包可免费提供。Simplicity Studies为开发人员提供了一键式访问快速开发节能应用所需要的所有信息、文档、energyAware工具和软件与源代码库。

  Simplicity Studio的关键要素包括energyAware Profiler,它是一款强大且易于使用的、用于低功耗嵌入式系统开发的调试工具。而energyAware Designer则是一款可简化传统上颇耗时的I/O引脚冲突调试任务的工具。使用这些energyAware工具,开发人员能够快速地筛选查找到耗能最多的那些代码行。Simplicity Studio还包括一个建立在ARM的标准CMSIS抽象层的energyAware软件库,所有主要的工具链都支持它。第三方支持包括IAR的Embedded Workbench、Keil的MDK-ARM和来自于Rowley Associates的CrossWorks。

  内核:追求通用与专有的平衡

  从内核技术的趋势看,处理性能将越来越强,门电路将越来越小,指令将越来越精简。

  耿立峰:MCU是支撑物联网/大数据的基础,它的具体行业应用可以说是遍地开花,而每一项的应用对于MCU内核的需求都各不相同,ARM的产品发展路线图也是因应这个市场需求而开发,例如Cortex M系列内核涵盖了入门级的Cortex M0以及Cortex M0+,满足主流应用的Cortex M3,以及支持对DSP指令以及浮点运算有需求的高端应用Cortex M4,全方位地满足客户的需求。

  金宇杰:NXP是一个全系列产品都采用ARM内核的公司。ARM核本身性能非常好,相对应的工具、支持环境非常成熟,使用者也很多,我们会集中力量在周边的接口电路上,不再花时间进行MCU核的开发。

  从内核技术的趋势上看,处理性能将越来越强,门电路越来越小,指令越来越精简。此外,在高端方面,内核将集成更多的技术,比如Cortex M4已经集成了DSP技术上的部分功能、浮点运算,未来它的运算能力将更加强大。

  王冬刚:Cypress推出的PSoC,其独特的架构介于通用和专有架构之间,灵活满足不同应用的需求。Cortex MO架构能够做到低功耗和高性价比,将逐步替代8位/16位MCU。

  MCU核的后进入者比较困难,要取得进一步的发展,要找到杀手应用,并且以丰富的产品组合和完善的生态系统与ARM抗衡。

  魏科:拿ADI自身产品为例,ADI自主架构的处理器总的来说还是DSP。Blackfin处理器除了数字信号处理能力外,还可以执行任务调度等MCU的功能。因此,ADI自有架构的Blackfin处理器适合于数字信号处理为主、控制为辅的应用;而ARM、MIPS等架构的MCU适合于控制为主的应用。

  目前,ARM作为业内开放的处理器核心,其在芯片设计生态环境营造、软硬件开发资源的丰富性和复用性、加速项目设计周期等方面都具有明显的优势。采用ARM架构开发MCU产品,尤其是32位MCU产品,已经成为MCU产品领域的主流趋势。但是总体看来,未来多元化MCU架构将是市场发展的主流。随着技术的飞速发展,各种新的解决方案不断出现,但是,无论哪种方式,高性能、低成本都是厂商追求的最终目标,确保这些方案都能很好地满足市场需求变得更加关键。

  林明:MCU开发过程中,其软件开发平台与PC的软件开发下平台各自独立(其CPU的核不同,CPU资源相差很大),但是现在无论是移动设备,还是嵌入式设备其主流CPU都是基于ARM核,目前移动的APP开发平台与嵌入式开发平台也是各不相同,随着时代的发展,移动软件开发平台与嵌入式开发平台有融合的可能性,但存在明显的差异。移动软件的开发平台相对统一,底层驱动成熟,软件开发更多的专注于应用;嵌入式软件的开发平台纷繁复杂,需要更多地专注于特定应用的高效率、低功耗的系统设计。ARM生态系统可以为嵌入式软件开发带来很大便利性,但是最终产品的差异化还是会体现在对MCU资源的充分利用上。

  徐辉:对于工业类MCU应用,开发平台统一的可能性是存在的。但对于汽车这样实时性、可靠性和安全性要求较高的系统应用,由于不同车厂有不同的开发流程、测试及验证标准以及应用协议,在开发平台上会有不同选择。

  包旭鹤:完全可以融合,只是不是物理上的融合而是应用上的融合,这种融合会创造产品的革命。设想一下,MCU负责物理终端的采集数据和控制,通过物联网联机到手机,由APP负责处理转化成直观结果给人或者APP智能化地处理信息再发给所需要的人或设备,然后形成反馈并反过来调整MCU物理终端,这就是高效智能的革命性产品。比如个人生理检测设备(MCU终端)结合物联网和手机APP,就可提供个人生理检测分析和远端实时的诊断和救护等。这种方式会引发许多革命性产品。

  本版内容由本报记者李映、陈炳欣、慕容素娟策划采访整理


来源:中国电子报、电子信息产业网            责任编辑:张汝娟
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