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微控制器是智能自動化升級的核心

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-06-14  作者:本站
核心提示:無論是產(chǎn)品技術(shù)或應(yīng)用,微控制器均扮演著最重要的關(guān)鍵角色;在一般性的控制功能應(yīng)用中,也隨處可見微控制器的身影,在可攜式上網(wǎng)裝置、智慧型消費性電子產(chǎn)品、自動化控制、車

  無論是產(chǎn)品技術(shù)或應(yīng)用,微控制器均扮演著最重要的關(guān)鍵角色;在一般性的控制功能應(yīng)用中,也隨處可見微控制器的身影,在可攜式上網(wǎng)裝置、智慧型消費性電子產(chǎn)品、自動化控制、車用資通訊系統(tǒng)等嵌入式應(yīng)用的成長驅(qū)動下,選擇合適的控制器產(chǎn)品、并充份發(fā)揮微控制器所提供之特性,以達(dá)成低成本、低耗能、加值化、多功能、強固穩(wěn)定運作特性等的新產(chǎn)品開發(fā)目標(biāo)。

  當(dāng)然,控制器的選用也受到多項重大趨勢的影響,例如:節(jié)能議題便是智慧工廠與智慧建筑等工業(yè)應(yīng)用中,長期受到關(guān)注與討論的趨勢。同時,為了以經(jīng)濟實惠的方式達(dá)成效率,另一個趨勢是將個別電子系統(tǒng)整合于通訊網(wǎng)路中。此外,各國立法方向也加速了市場對于工業(yè)系統(tǒng)安全功能之需求。

  這些趨勢如何影響微控制器的選用?運算效能需求提高,需要更強大的演算法。對特定應(yīng)用周邊的需求提高,讓功率與類比元件邁向更高效能。

  通訊堆疊、作業(yè)系統(tǒng)及更精細(xì)控制的軟體也刺激了對于高階程式設(shè)計管理軟體復(fù)雜度的需求。除了微控制器標(biāo)準(zhǔn)功能外,安全應(yīng)用也要求所有運作狀態(tài)達(dá)到適當(dāng)品質(zhì)水準(zhǔn),以及10年以上的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品使用壽命。

  MCU性能已包括如高性能多核設(shè)計、整合數(shù)位訊號處理、更強大的I/O控制、網(wǎng)路通訊、甚至是熱門的觸控功能等創(chuàng)新應(yīng)用陸續(xù)登場,對產(chǎn)品工程師而言,如何融會智慧應(yīng)用趨勢、并貫通到產(chǎn)品設(shè)計之中,不只是其關(guān)鍵性的任務(wù),更是企業(yè)不可忽略的課題,其重要性可謂相當(dāng)關(guān)鍵。

  工業(yè)微控制器供應(yīng)商,也可從三大方面因應(yīng)這些趨勢:

  1.針對特定應(yīng)用量身打造微控制器架構(gòu),例如,利用硬體訊號結(jié)合數(shù)個計時器單元,打造3階變頻器。

  2.長期穩(wěn)定地供應(yīng)特定元件。

  3.采用更具效率的方法,克服不斷提高的軟體復(fù)雜性。

  更快速的控制回路與更先進的演算法,需要具備DSP功能的核心架構(gòu),以及快速的快閃記憶體。最佳化的周邊可更快速精確地測量類比訊號,以及提供更快速適當(dāng)?shù)腜WM(脈沖寬度調(diào)變)生成。以這些特性為基礎(chǔ),在類FPGA方法中結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)微控制器周邊,可讓系統(tǒng)開發(fā)人員根據(jù)應(yīng)用,量身打造微控制器硬體。

  提升連線能力是工業(yè)系統(tǒng)合理的下一步,好處是實現(xiàn)更理想的系統(tǒng)互通性、更容易的系統(tǒng)整合、管理及維護。

  其中包括兩項層面:即時重要網(wǎng)域內(nèi)部的連線能力,以及通往「外部」世界的連線能力。UART、SPI、IO-Link等簡易標(biāo)準(zhǔn)或?qū)偻ㄓ崊f(xié)定,在即時關(guān)鍵網(wǎng)域CAN內(nèi)部相當(dāng)普遍,并具備符合成本效益及穩(wěn)定可靠等特色。

  至于通往外部世界的連線能力,則有兩項主要的使用情況:手動更新或下載時,需要USB或SD/MMC等高速介面;遠(yuǎn)端程序管理、監(jiān)控或維護的主要趨勢則是使用乙太網(wǎng)路。

  多項工業(yè)研究證實軟體復(fù)雜度是嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的主要問題之一,對于開發(fā)團隊規(guī)模相對較小的中小型公司,其中的主要挑戰(zhàn)包括通訊堆疊、作業(yè)系統(tǒng)整合,以及重復(fù)使用最佳演算法。

  若要控制軟體復(fù)雜度,所選的微控制器硬體應(yīng)具備足夠彈性,以廣泛支援各種應(yīng)用和支援平臺解決方案,此外,也需要更抽象化的軟體開發(fā)、第三方編譯器及除錯器順利互通。

  控制器可謂為工業(yè)控制系統(tǒng)的大腦,在工控領(lǐng)域一直扮演著重要的角色。隨著機電整合技術(shù)的進步,控制器正朝PC-based和更智慧化的方向快速發(fā)展,預(yù)期未來它將與CAD/CAM、網(wǎng)路、制程監(jiān)控軟體結(jié)合,達(dá)到更高度自動化的境界。

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