隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)微控制器(MCU)的處理能力、外設(shè)配置和成本價(jià)格提出了新的需求和挑戰(zhàn)，無(wú)線微控制器解決方案開始獲得眾多MCU大廠的關(guān)注。而從技術(shù)上將MCU與傳感器進(jìn)行整合顯然已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新趨勢(shì)。
在處理器性能與無(wú)線通信技術(shù)日新月異的情況下，物聯(lián)網(wǎng)有望在未來(lái)幾年快速走進(jìn)我們的生活。微控制器(MCU)作為物聯(lián)網(wǎng)的核心零組件，無(wú)論在市場(chǎng)規(guī)模上還是技術(shù)上都將獲得進(jìn)一步發(fā)展。
MCU＋無(wú)線快速成長(zhǎng)
物聯(lián)網(wǎng)的宗旨是萬(wàn)物皆可聯(lián)網(wǎng)，借以構(gòu)成龐大的應(yīng)用系統(tǒng)，并打造智慧的生活環(huán)境。因此，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備勢(shì)必需要具備聯(lián)網(wǎng)能力，同時(shí)還要兼顧成本和功耗。這一需求促使無(wú)線微控制器解決方案勢(shì)力抬頭。眾多MCU大廠都注意到這一趨勢(shì)，開始整合藍(lán)牙、WiFi、ZigBee等通信技術(shù)于系統(tǒng)單芯片(SoC)中，并逐漸擴(kuò)展產(chǎn)品組合。
兆易創(chuàng)新Giga Device MCU產(chǎn)品經(jīng)理金光一認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)MCU的處理能力、外設(shè)配置和成本價(jià)格都提出了新的需求和挑戰(zhàn)，越來(lái)越多的物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)型應(yīng)用要求MCU具備優(yōu)異的性能和實(shí)時(shí)響應(yīng)速度，以較高的效率實(shí)現(xiàn)信息流的處理及傳輸。另外，物聯(lián)網(wǎng)還要求MCU內(nèi)置較大容量的Flash和RAM空間，并集成豐富的通信接口組合，來(lái)滿足系統(tǒng)及多個(gè)外設(shè)同時(shí)運(yùn)行的資源需求。成本價(jià)格更是決定物聯(lián)網(wǎng)終端能否大量普及的重要因素。Giga Device推出的互聯(lián)型和超值型GD32 Cortex-M3 MCU，正是瞄準(zhǔn)了這些物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)需求，并整合了增強(qiáng)的處理效能與高度集成的外設(shè)配置，最低價(jià)格僅為0.32美元，從而更適合成本敏感的嵌入式互聯(lián)應(yīng)用。
Silicon Labs微控制器產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)Greg Hodgson表示：“物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，是物與物的連接，物與網(wǎng)的連接。物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)包括傳感、處理和無(wú)線連接。基于用戶的使用方式，可連接設(shè)備需要強(qiáng)健的基于ZigBee、WiFi、Bluetooth Smart和sub-GHz技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。Silicon Labs是目前ZigBee芯片的領(lǐng)先供應(yīng)商，也是領(lǐng)先的sub-GHzIC供應(yīng)商。用于可連接設(shè)備應(yīng)用的大多數(shù)半導(dǎo)體器件是基于混合信號(hào)CMOS技術(shù)的。這些器件(傳感器、MCU和無(wú)線IC)必須高能效、低成本和足夠靈活，以便適用于各類IoT應(yīng)用。”Silicon Labs表示，未來(lái)將推出“IoTSoC”，在節(jié)能的單芯片中整合MCU、無(wú)線收發(fā)器、Flash存儲(chǔ)器和傳感器接口。“這將極大地減少IoT終端節(jié)點(diǎn)應(yīng)用的成本和復(fù)雜度。”Greg Hodgson認(rèn)為。
MCU＋傳感器是趨勢(shì)
“針對(duì)連接需求增長(zhǎng)，MCU需要提供更多的外設(shè)與外部模擬和數(shù)字世界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；針對(duì)智能，MCU需要獲取信息進(jìn)行高效的、智能化的信息處理；針對(duì)處理需求，MCU一方面需要滿足實(shí)時(shí)性處理要求，另一方面還要能與遠(yuǎn)程中心進(jìn)行信息互換。這些都是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)MCU的需求。”恩智浦半導(dǎo)體微控制器產(chǎn)品技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張小平表示，“同時(shí)恩智浦還發(fā)現(xiàn)MCU和傳感器的整合趨勢(shì)。”ST中國(guó)區(qū)MCU市場(chǎng)高級(jí)經(jīng)理曹錦東則提醒：“在物聯(lián)網(wǎng)中，關(guān)鍵組件除了MCU之外，另一個(gè)不可忽視的組件就是傳感器。在物聯(lián)網(wǎng)中所需進(jìn)行判讀的訊號(hào)，都需要透過(guò)傳感器來(lái)進(jìn)行擷取。少了傳感器這個(gè)元素，物聯(lián)網(wǎng)將不會(huì)存在。”
不過(guò)將MCU與傳感器進(jìn)行整合從技術(shù)上來(lái)說(shuō)并不容易。金光一表示，傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，MCU做為系統(tǒng)控制的核心器件，需要采集加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)、溫濕度計(jì)等傳感器的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析處理，傳感器使用的MEMS工藝和MCU制程有差異，兩者的SOC整合在半導(dǎo)體技術(shù)上存在一定的挑戰(zhàn)。“但并不妨礙兩者做為獨(dú)立模塊在物聯(lián)網(wǎng)中廣泛應(yīng)用。我們則更關(guān)注于系統(tǒng)應(yīng)用方案的本身，即如何使用MCU的軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感器的控制，從而優(yōu)化數(shù)據(jù)采集的過(guò)程和能效，并處理數(shù)據(jù)得到更有效的利用。我們也正在與第三方軟件合作廠商配合，推出基于不同類型傳感器的MCU應(yīng)用軟件和解決方案，發(fā)揮MCU控制的核心優(yōu)勢(shì)。”金光一說(shuō)。
東芝電子(中國(guó))有限公司技術(shù)統(tǒng)括部長(zhǎng)尾一幸則認(rèn)為，東芝一直致力于相關(guān)技術(shù)的研究，但是目前中國(guó)的市場(chǎng)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以現(xiàn)在整合為時(shí)過(guò)早。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，一旦標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，整合會(huì)是一種趨勢(shì)。
Greg Hodgson則表示：“傳感器技術(shù)要比MCU發(fā)展更加迅速。當(dāng)傳感器創(chuàng)新的步伐減慢、傳感器類型更加規(guī)范時(shí)，我們將看到MCU和傳感器集成到SoC或SIP解決方案里。現(xiàn)在，許多MCU已經(jīng)有成熟的傳感器接口架構(gòu)。在將來(lái)，我們會(huì)看到專為自動(dòng)采集傳感器數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的MCU架構(gòu)的出現(xiàn)，在為IoT而優(yōu)化的超低功耗平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)匯聚。”
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