隨著全球能源消耗量的指數(shù)式飛升，越來越多公司專注開發(fā)有助于降低能耗的產品。ECN China與英飛凌技術公司工業(yè)應用MCU高級經理Andy Wong探討了微控制器(MCU)在提高系統(tǒng)能效的角色。這里摘要如下：
MCU在工業(yè)應用領域的最新產業(yè)趨勢是什么?
工業(yè)領域正在進入一個新的時代，其關注的要點是保護全球的能源。太陽能變頻器、風能變頻器、LED與HID照明等工業(yè)應用正在興起。工業(yè)領域更注重于用復雜的控制來改善能效。微控制器正變得越來越重要，因為它們能為控制算法提供最適宜的功能和性能，此外還有助改進系統(tǒng)的安全性和可靠性。提高工業(yè)產品中的能效意味著減少功耗。這就需要智能和精密的控制。英飛凌公司擁有針對實時嵌入控制的完備微控制器產品組合，專注于為工業(yè)應用提供效率的改善。
預計節(jié)約能源會在MCU應用中有相當大的增長潛力，英飛凌的MCU如何幫助提高系統(tǒng)能效?
英飛凌為工業(yè)市場提供一個完整的解決方案，包括低電阻MOSFET、IGBT、功率模塊以及針對實時嵌入控制的微控制器。英飛凌通過其應用套件提供FOC等先進的控制算法，用于家電、太陽能變頻器和工業(yè)電機驅動等應用。它們能幫助客戶在最短時間內適應新的技術。空調系統(tǒng)的市場就是其中的一個例子。采用變頻器的空調系統(tǒng)可以將總能耗最多降低30%。英飛凌用于電機控制的DAvE Drive自動代碼生成器能幫助工程師用幾次鼠標點擊的方式來開發(fā)軟件。
設計滿足這一趨勢的產品要面臨什么挑戰(zhàn)?
首先，微控制器價格的持續(xù)下降使得現(xiàn)在和新興的工業(yè)設備能夠用于那些成本敏感的應用。其次，一個核心的純算術性能不足以量度一個系統(tǒng)中的微控制器效率，因此應考慮架構和片上外設問題。第三，為了應對水泵電氣化等應用，降低客戶開發(fā)成本不可避免地成為關注焦點。這些要點對各種各樣的工業(yè)客戶都十分重要，他們常常必須與非常小的項目團隊和預算打交道。
挑戰(zhàn)就是，要開發(fā)出更廉價、性能更好和使用更簡便的產品。“更廉價”意味著用戶可以在系統(tǒng)級上優(yōu)化自己的物料清單，獲得最佳成本。采用英飛凌的微控制器后，可以只用一只微控制器，而不是兩只，因為它有很好的實時性能與豐富的功能集。我們名為XC800的8 位系列產品提供16 位的性能，而16 位 XE166系列則提供32 位級別的微控制器性能。另外一個例子是實現(xiàn)了一種智能供給概念，使微控制器盡可能簡單和便宜。
“性能更好”意味著微控制器的實時性能要適應不斷改善的控制算法，如面向現(xiàn)場的控制(FOC)。此時，要考慮整個微控制器的架構。英飛凌將自主運行的PWM單元硬件與ADC相結合，提供實時的性能。此外，英飛凌還用協(xié)處理單元實現(xiàn)了FOC等控制算法的計算能力，如其XC800系列上的矢量計算器，或XE166系列中處理DSP功能的集成MAC單元。
“使用更簡便”要為開發(fā)人員提供正確的工具集，包括能使產品快速上市的參考設計。英飛凌已為此而建立了非常好的應用套件，通過參考硬件設計和軟件代碼提供交鑰匙式解決方案。采用DAvE Drive或Dual Motor Control Kit可以節(jié)省軟硬件開發(fā)的人月工作量。
在過去16 位甚至8 位芯片統(tǒng)治的市場上，采用32 位 MCU的設計有增長的趨勢，這背后的主要原因是什么?
32 位架構正在不斷發(fā)展，以滿足明天應用的性能需求，很多供應商都需要提高核心性能來實現(xiàn)這一目標。但核心并非微控制器性能的主導部分。實時能力以及能夠極高效解決應用需求的架構是選擇微控制器的關鍵因素?？傂阅艿某杀疽彩乔度肟刂品桨钢械囊粋€重要標準。
預計32 位微控制器有強勁的增長。這是否意味著8 位和16 位型號將有衰退的趨勢?
大約10年以前，分析家們就預測過16 位和32 位微控制器將替代市場中的8 位產品。但我們都知道，8 位區(qū)段仍繼續(xù)為價格極敏感的市場提供令人滿意的性能。8 位 MCU的平均售價持續(xù)走低，而性能有顯著增加。英飛凌的XC800系列就是一個例子。8 位微控制器將保持下去。
對微控制器市場來說，多核處理器架構是否有意義?
多核架構在嵌入式世界不是什么新鮮事。英飛凌10年前就率先推出了采用TriCore的先進32 位實時微控制器，TriCore核心包含了微控制器的實時能力、DSP的計算能力，以及RISC load-store架構的性價比優(yōu)勢。面向工業(yè)應用 TC11系列中，一個外設控制處理器(PCP)用于處理所有外設任務，減輕主CPU的負荷。這種架構為工業(yè)應用中的功能安全實現(xiàn)提供了一個良好的平臺。
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