隨著物聯(lián)網(wǎng)應用對微控制器(MCU)的處理能力、外設配置和成本價格提出了新的需求和挑戰(zhàn)，無線微控制器解決方案開始獲得眾多MCU大廠的關注。而從技術上將MCU與傳感器進行整合顯然已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新趨勢。
在處理器性能與無線通信技術日新月異的情況下，物聯(lián)網(wǎng)有望在未來幾年快速走進我們的生活。微控制器(MCU)作為物聯(lián)網(wǎng)的核心零組件，無論在市場規(guī)模上還是技術上都將獲得進一步發(fā)展。
MCU＋無線快速成長
物聯(lián)網(wǎng)的宗旨是萬物皆可聯(lián)網(wǎng)，借以構成龐大的應用系統(tǒng)，并打造智慧的生活環(huán)境。因此，物聯(lián)網(wǎng)設備勢必需要具備聯(lián)網(wǎng)能力，同時還要兼顧成本和功耗。這一需求促使無線微控制器解決方案勢力抬頭。眾多MCU大廠都注意到這一趨勢，開始整合藍牙、WiFi、ZigBee等通信技術于系統(tǒng)單芯片(SoC)中，并逐漸擴展產(chǎn)品組合。
兆易創(chuàng)新Giga Device MCU產(chǎn)品經(jīng)理金光一認為，物聯(lián)網(wǎng)應用對MCU的處理能力、外設配置和成本價格都提出了新的需求和挑戰(zhàn)，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)型應用要求MCU具備優(yōu)異的性能和實時響應速度，以較高的效率實現(xiàn)信息流的處理及傳輸。另外，物聯(lián)網(wǎng)還要求MCU內置較大容量的Flash和RAM空間，并集成豐富的通信接口組合，來滿足系統(tǒng)及多個外設同時運行的資源需求。成本價格更是決定物聯(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，正是瞄準了這些物聯(lián)網(wǎng)的市場需求，并整合了增強的處理效能與高度集成的外設配置，最低價格僅為0.32美元，從而更適合成本敏感的嵌入式互聯(lián)應用。
Silicon Labs微控制器產(chǎn)品市場總監(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)的基礎技術包括傳感、處理和無線連接。基于用戶的使用方式，可連接設備需要強健的基于ZigBee、WiFi、Bluetooth Smart和sub-GHz技術的無線網(wǎng)絡。Silicon Labs是目前ZigBee芯片的領先供應商，也是領先的sub-GHzIC供應商。用于可連接設備應用的大多數(shù)半導體器件是基于混合信號CMOS技術的。這些器件(傳感器、MCU和無線IC)必須高能效、低成本和足夠靈活，以便適用于各類IoT應用。”Silicon Labs表示，未來將推出“IoTSoC”，在節(jié)能的單芯片中整合MCU、無線收發(fā)器、Flash存儲器和傳感器接口。“這將極大地減少IoT終端節(jié)點應用的成本和復雜度。”Greg Hodgson認為。
MCU＋傳感器是趨勢
“針對連接需求增長，MCU需要提供更多的外設與外部模擬和數(shù)字世界進行數(shù)據(jù)交互；針對智能，MCU需要獲取信息進行高效的、智能化的信息處理；針對處理需求，MCU一方面需要滿足實時性處理要求，另一方面還要能與遠程中心進行信息互換。這些都是物聯(lián)網(wǎng)時代對MCU的需求。”恩智浦半導體微控制器產(chǎn)品技術市場經(jīng)理張小平表示，“同時恩智浦還發(fā)現(xiàn)MCU和傳感器的整合趨勢。”ST中國區(qū)MCU市場高級經(jīng)理曹錦東則提醒：“在物聯(lián)網(wǎng)中，關鍵組件除了MCU之外，另一個不可忽視的組件就是傳感器。在物聯(lián)網(wǎng)中所需進行判讀的訊號，都需要透過傳感器來進行擷取。少了傳感器這個元素，物聯(lián)網(wǎng)將不會存在。”
不過將MCU與傳感器進行整合從技術上來說并不容易。金光一表示，傳感器網(wǎng)絡是物聯(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、陀螺儀、磁力計、溫濕度計等傳感器的數(shù)據(jù)并進行分析處理，傳感器使用的MEMS工藝和MCU制程有差異，兩者的SOC整合在半導體技術上存在一定的挑戰(zhàn)。“但并不妨礙兩者做為獨立模塊在物聯(lián)網(wǎng)中廣泛應用。我們則更關注于系統(tǒng)應用方案的本身，即如何使用MCU的軟件算法來實現(xiàn)傳感器的控制，從而優(yōu)化數(shù)據(jù)采集的過程和能效，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應用軟件和解決方案，發(fā)揮MCU控制的核心優(yōu)勢。”金光一說。
東芝電子(中國)有限公司技術統(tǒng)括部長尾一幸則認為，東芝一直致力于相關技術的研究，但是目前中國的市場缺乏統(tǒng)一的標準，所以現(xiàn)在整合為時過早。但從長遠來看，一旦標準統(tǒng)一，整合會是一種趨勢。
Greg Hodgson則表示：“傳感器技術要比MCU發(fā)展更加迅速。當傳感器創(chuàng)新的步伐減慢、傳感器類型更加規(guī)范時，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。在將來，我們會看到專為自動采集傳感器數(shù)據(jù)而設計的MCU架構的出現(xiàn)，在為IoT而優(yōu)化的超低功耗平臺上實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)匯聚。”
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