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當(dāng)MCU加MPU組合:德州儀器 (TI)突破MCU設(shè)計(jì)瓶頸
2022-06-24 483次


  MCU MPU組合,突破MCU設(shè)計(jì)瓶頸述挑戰(zhàn)同時(shí)助力工業(yè)實(shí)現(xiàn)4.0,汽車工業(yè)行業(yè)強(qiáng)實(shí)時(shí)控制概念,智造時(shí)代逐漸落地之時(shí)對(duì)時(shí)間敏感特性已經(jīng)開始有了新的求。

TI(德州儀器)針對(duì)現(xiàn)代電子系統(tǒng)對(duì)MCU MPU(單片機(jī))產(chǎn)品性能、實(shí)時(shí)控制能力及通信多樣性的要求下,發(fā)布SitaraTM AM2x MCU產(chǎn)品。

 

 

1突破設(shè)計(jì)瓶頸:MCUMPU相結(jié)合

  根據(jù)德州儀器 (TI) 中國(guó)區(qū)嵌入式與DLP?應(yīng)用技術(shù)總監(jiān)師英的講述,之所以發(fā)布此次新品源于行業(yè)發(fā)展愈發(fā)增長(zhǎng)的需求。簡(jiǎn)單來(lái),在性能上新興應(yīng)用需要更高等級(jí)的系統(tǒng)集成和邊緣智能,在控制上工業(yè)和汽車系統(tǒng)依賴實(shí)時(shí)控制和決策,在通信上分布式通信和自動(dòng)化趨勢(shì)需要更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

  所以Sitara AM2x MCU應(yīng)對(duì)的是以上的性能、控制、通信的挑戰(zhàn)。證實(shí)Sitara這一系列產(chǎn)品線一直以來(lái)在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,且擁有悠久的歷史。

  AM2x作為Sitara系列下全新推出的MCU,兼具處理器級(jí)計(jì)算性能和MCU的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易性,集成了實(shí)時(shí)處理、控制和通信功能,同時(shí)易于獲取的工具和軟件有助于簡(jiǎn)化開發(fā)流程。數(shù)據(jù)顯示,相比于基于閃存的 MCU,工程師可以利用的處理能力提高了10倍。

  從技術(shù)角度來(lái)看,AM2x是利用傳統(tǒng)MCU與傳統(tǒng)MPU相結(jié)合實(shí)現(xiàn)以上表述的特性。師英告訴記者,TI將高性能的ARM內(nèi)核CPU、高性能RAMDDR、信號(hào)處理加速器、工業(yè)通訊這種高速實(shí)時(shí)總線的接口聯(lián)合在一起,再加入實(shí)時(shí)外設(shè)及功能安全和信息安全,設(shè)計(jì)出AM2x系列的處理器。

MCU MPU組合,突破MCU設(shè)計(jì)瓶頸,述挑戰(zhàn)同時(shí)助力工業(yè)實(shí)現(xiàn)4.0,為汽車和工業(yè)行業(yè)增強(qiáng)“實(shí)時(shí)控制”的概念,在智造時(shí)代逐漸落地之時(shí)是對(duì)時(shí)間敏感的特性已經(jīng)開始有了新的需求。

TI(德州儀器)針對(duì)現(xiàn)代電子系統(tǒng)對(duì)MCU MPU(單片機(jī))產(chǎn)品性能、實(shí)時(shí)控制能力及通信多樣性的要求下,發(fā)布SitaraTM AM2x MCU產(chǎn)品。 

  MCU MPU既然這款產(chǎn)品特性分別取自MCUMPU,TI為何又將它界定為MCU?師英為記者解釋,傳統(tǒng)的界定方式中,MCU是將CPU、Flash、RAM和各種外設(shè)集成在單片芯片上,MCU適合處理某項(xiàng)單一任務(wù);MPUCPU,包括CPU的運(yùn)行和取值,對(duì)于內(nèi)存管理的架構(gòu)是完全不一樣的,從應(yīng)用上來(lái)講,MPU在很多場(chǎng)合下需要在較復(fù)雜的操作系統(tǒng)上運(yùn)行。

但是我想澄清一下,現(xiàn)發(fā)布的Sitara AM2x系列產(chǎn)品兼具處理器級(jí)的高性能和MCU的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易性,是不同功能和外設(shè)的合體。AM2x系列主要是應(yīng)用于需要高速運(yùn)算,實(shí)時(shí)控制,實(shí)時(shí)通訊等場(chǎng)景。

 

 

2,應(yīng)對(duì)特定場(chǎng)景:一個(gè)MCU勝任所有要求

  實(shí)際上,觀察行業(yè)實(shí)現(xiàn)TSN(時(shí)間敏感性網(wǎng)絡(luò))的不同方法很多,包括FPGA、ASIC等。AM2x則是強(qiáng)調(diào)在一個(gè)MCU上可實(shí)現(xiàn)處理、控制和聯(lián)網(wǎng)功能,根據(jù)師英的解釋,通過這種集成方式可以解決一些特定應(yīng)用場(chǎng)景下的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),還可以幫助客戶將整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本和設(shè)計(jì)的復(fù)雜性降低下來(lái)。

  具體來(lái)說,AM2x擁有以下特性:

  1、高性能處理:高達(dá)800MHz的單核或多核處理器在實(shí)現(xiàn)快速計(jì)算的同時(shí),保證小于1W的低功耗;

  2、實(shí)時(shí)控制:AM2x利用集成的信號(hào)處理加速器和先進(jìn)的模擬、控制和通信外設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)控制、工業(yè)通訊和智能化;

  3、工業(yè)通信:全面支持 Ethernet/IP、EtherCAT、Profinet、IO-Link 主站和千兆以太網(wǎng)等常見協(xié)議,客戶無(wú)需支付任何第三方額外費(fèi)用使用這些SDK協(xié)議,也可選擇SDK之外其他第三方協(xié)議;

  4、安全性:產(chǎn)品符合工業(yè)和汽車市場(chǎng)的安全要求,并能夠?qū)崿F(xiàn)超高的系統(tǒng)安全等級(jí)(SIL 3ASIL D);

  5、易用性:AM2x不僅將所有的功能和性能都集成在一個(gè)芯片內(nèi),也提供了大量簡(jiǎn)單易用的開發(fā)工具和生態(tài)系統(tǒng),支持各種協(xié)議?;蚴堑谌焦ぞ?。

  本次發(fā)布會(huì)上,TI宣布發(fā)布AM2x MCU系列第一款產(chǎn)品型號(hào)AM243x,包括17mm × 17mm11mm × 11mm封裝的AM2431、AM2432、AM2434三個(gè)不同變種的預(yù)量產(chǎn)版。

  根據(jù)師英的介紹,AM243x中擁有最多4個(gè)Cortex-R5FCPU內(nèi)核,由4個(gè)R5F內(nèi)核和內(nèi)部加速器和協(xié)處理器總共可以提供高達(dá)6000DMIPS的計(jì)算能力,且在6000DMIPS的運(yùn)算下芯片功耗不會(huì)超過1W。

  記者注意到,AM243x MCU在運(yùn)算核心上主要是Cortex-R5F、Cortex-M4F和加速器的組合。通常來(lái)說Cortex-R處理器側(cè)重于實(shí)時(shí)性和安全性,這也是產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制和安全性的主要源泉;Cortex-M處理器則側(cè)重于超低設(shè)計(jì)面積和超低功耗上,主要用于產(chǎn)品的協(xié)處理。

  另外,產(chǎn)品采用外接閃存,內(nèi)部沒有集成閃存。據(jù)記者了解,擴(kuò)展外部閃存接口是通用接口,只要符合業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的閃存均可接入工作。另外,芯片上集成了完整的安全機(jī)制,包括Security Boot和加密的加速器??蛻衾迷撔酒O(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí),可以根據(jù)系統(tǒng)信息安全的設(shè)計(jì)目標(biāo),來(lái)靈活配置內(nèi)置安全模塊或外部閃存安全模塊。

  

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3,聚焦客戶需求:易于使用的MCU產(chǎn)品

  AM2x系列定位在工業(yè)自動(dòng)化、PLC、電機(jī)控制、機(jī)械臂、機(jī)器人或工業(yè)多協(xié)議這種廣泛的高速通訊接口的一些應(yīng)用。這些場(chǎng)景中雖已有很多產(chǎn)品,但在面對(duì)日益增長(zhǎng)的工業(yè)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求下,傳統(tǒng)MCU是無(wú)法滿足的。在面對(duì)既需要實(shí)時(shí)控制,又需要高速運(yùn)算和高速實(shí)時(shí)通訊的場(chǎng)景下,AM2x讓客戶擁有一個(gè)靈活簡(jiǎn)單高性能的選項(xiàng)。

  作為一款MCU產(chǎn)品,工程師的開發(fā)體驗(yàn)是至關(guān)重要的,AM2x真正做到了簡(jiǎn)單易用。師英告訴記者,TI會(huì)提供基于AM2x系列產(chǎn)品的FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及各種驅(qū)動(dòng),工業(yè)多協(xié)議或電機(jī)驅(qū)動(dòng),各種特定應(yīng)用場(chǎng)合的軟件包支持。

  當(dāng)然,AM2x作為一款通用MCU,還可以運(yùn)行各種形式的軟件,大家也可以選各種不同級(jí)別和規(guī)模的RTOS。

  值得一提的是,AM2x產(chǎn)品在TI官方網(wǎng)站上不僅提供豐富的示例代碼和設(shè)計(jì)資源,也提供完整的產(chǎn)品在線培訓(xùn)學(xué)習(xí)系統(tǒng),名為MCU+ Academy。這個(gè)系統(tǒng)下,工程師可以自己定義要學(xué)習(xí)的課程和內(nèi)容進(jìn)度,完成對(duì)于處理器、配套的工具和SDK的學(xué)習(xí),并配套測(cè)驗(yàn)、編程練習(xí)和任務(wù)練習(xí)。

  

MCU MPU組合,突破MCU設(shè)計(jì)瓶頸,述挑戰(zhàn)同時(shí)助力工業(yè)實(shí)現(xiàn)4.0,為汽車和工業(yè)行業(yè)增強(qiáng)“實(shí)時(shí)控制”的概念,在智造時(shí)代逐漸落地之時(shí)是對(duì)時(shí)間敏感的特性已經(jīng)開始有了新的需求。

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  師英講述,在面對(duì)多變復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景,越來(lái)越多的需求會(huì)將高速計(jì)算處理能力、實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)高速通信、功能安全和信息安全等功能進(jìn)行集成,很多工業(yè)甚至汽車的應(yīng)用場(chǎng)景已出現(xiàn),基于這樣的市場(chǎng)需求TI會(huì)為客戶提供更多的設(shè)計(jì)選項(xiàng)。

  無(wú)線連接在工業(yè)汽車中愈發(fā)重要,Sitara系列是否會(huì)向此方面進(jìn)發(fā)?面對(duì)記者的提問,師英表示,首先是看應(yīng)用場(chǎng)景的需求,在我們的客戶或者是市場(chǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景里,TI還是會(huì)一直收到各種各樣的關(guān)于功能和接口的需求。另外從TI的角度來(lái)看,無(wú)線或有線的技術(shù)我們都是具備的。對(duì)于TI來(lái)講,可以非常容易就實(shí)現(xiàn)一個(gè)高集成度、高靈活度的產(chǎn)品。我們致力于定義和設(shè)計(jì)適合不同應(yīng)用場(chǎng)景的產(chǎn)品,所以如果未來(lái)市場(chǎng)有這樣的需求,我們不排除這種可能性。

  此前TI曾發(fā)布過Sitara AM64x系列,也聚焦于實(shí)時(shí)控制上,不過定位上略有區(qū)別。根據(jù)師英的介紹,AM2x可以提供免費(fèi)的RTOS,這個(gè)SDK是完整免費(fèi)的,同時(shí)AM2x也可在沒有操作系統(tǒng)的情況下運(yùn)行,基于用戶自己的任務(wù)調(diào)度系統(tǒng),或是直接的計(jì)算器控制來(lái)運(yùn)行。AM2x的設(shè)計(jì)目標(biāo)是與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)一起工作或在沒有操作系統(tǒng)的情況下工作。這符合MCU客戶的期望——易于使用,沒有高級(jí)操作系統(tǒng)的復(fù)雜性。AM64x使用A系列Arm內(nèi)核和Linux等高級(jí)操作系統(tǒng) (HLOS),而Sitara AM2x系列MCU通常使用R系列或M系列的Arm內(nèi)核。

  總結(jié)來(lái)看MCU MPU TI一直以來(lái)聚焦行業(yè)需求,Sitara AM2x MCU就是這樣一款易于使用且順應(yīng)客戶需求的產(chǎn)品。反觀Sitara的整個(gè)產(chǎn)線,從復(fù)雜到簡(jiǎn)單,客戶的選擇將會(huì)非常靈活。

 

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