作者:周志明
无论是4位、8位、16位或是32位的微控制器(MCU,俗称单片机),在消费者的日常生活中均可找到各自应用空间。它们默默地嵌入在各类设备中,负责监测、控制产品的特定功能或动作。为了帮助系统厂商应对在加快产品上市、降低系统成本同时保持产品可靠性等方面的压力,各大单片机供应商争相采取各种措施,如嵌入闪存(Flash)及扩大闪存容量,增加外设、接口及安全特性,降低产品功耗和成本,提供高效率的软件开发工具并提高工具兼容性和代码复用率等。
与此同时,单片机供应商也不断鼓励系统厂商发掘或拓展新的应用,从而为单片机造就更大应用空间。以8位单片机见长的美国微芯科技(Microchip Technology)公司,日前就在香港以“生活中的PIC单片机(PIC Microcontrollers in Your Life)”为主题,举办了一场专门的媒体交流会。在此次会议上,微芯科技的安全、微控制器及技术开发部副总裁Steve Drehobl及刚刚由新加坡转战香港、司职亚太区销售总监的Joe Krawczyk等高管,分享了该公司的PIC系列单片机在个人生活中各个场景的应用,其中不乏一些颇有新意的应用。
图1:Steve(左)与Joe(右)在会上与大家分享Microchip的PIC单片机的应用创新
应用贯穿日常生活各个场景
在此次会议上,Steve表示,对于单片机在个人计算机、移动电话、高清电视、MP3播放器、DVD播放机、电池充电器、电动自行车、电源、电动玩具等方面的应用,大家都非常熟悉,但其应用远远不限于此。Steve以Microchip的PIC单片机为例,勾勒了其在更多方面的应用:
开启新的一天(Starting Your Day):这方面的应用非常广泛,包括数字闹钟、电动牙刷、电动剃须刀、吹风机、咔啡机、烤面包机、净水器、电饭锅、电冰箱、搅拌机和微波炉等。
车内应用(In Your Car):汽车电子已经成为单片机的一个迅速扩展的应用市场。Steve表示,时至今日,许多汽车中都使用了多达70个单片机,一些高档车型中用量甚至多达近100个,其具体应用产品涉及到汽车门锁、停车传感器、安全气囊、ABS、牵引控制、HID灯、导航控制、遥控启动、电子罗盘、电子消音器、翻车传感器、防盗控制与监视、“驾驶习惯”控制与监视、雨水传感器/刮水控制器、座椅控制器、无源及远程无匙开锁、温度控制等。
Steve特别提到,应用了单片机的“驾驶习惯”控制与监视系统将汽车业与保险业融合了在一起,因为通过该系统记录的驾驶员的驾车习惯,保险公司能推出更有针对性、更加差异化的保险服务；甚至在美国等汽车普及率较高的国家,家长也可能通过该系统来监视子女的驾驶习惯,做到防患于未然。
驾车上班途中(Driving to Work):这方面的应用涵盖车库/大门控制、交通控制、雷达测速、红灯监视器、交通流量监视器、电子路标、街灯、加油站、POS终端、地铁卡和交通缴费卡等。Steve还以赛格威(Segway)为例指出,这种应用了多达12个单片机的新型交通工具,可在满足个人交通需求与社会节能环保需求方面取得某种程度的平衡,受到了不少人的瞩目。
家庭与办公应用(Around the Home and Office):这方面的典型应用包括灯光控制、仪器仪表、洗衣机/干衣机、电梯按钮控制及音效、不间断电源、吸尘器、美容设备、电扇、采暖/通风/空调控制等。
Steve表示,在许多国家、特别是发展中国家,高层乃至超高层的智能大厦越来越常见,而在目前能源短缺的情况下,这些智能大厦在节省电力消耗或提高电能使用效率方面有较大提高控制。他以灯光控制为例指出,通过将单片机用于自动调光控制(Automatic Dimming Control)系统,使得智能大厦可在窗帘打开的情况下,根据高低不同楼层所接收的日光光线的强弱而针对性地调整楼内照明灯具的亮度,从而更加合理地使用电能。
Steve还提到,在电梯应用设计中,通过采用单片机,可以方便地及时取消误按的楼层按钮,也可以发出相应的声响效果,从而让电梯更加个性化及人性化。
家庭保健(Family Health):这方面的应用包括植入式心脏复律除颤器、胃监视器、医院库存控制、血粮试纸、电子体温计、计步器、骨科康复设备、偏头痛症状缓解器、血压计、血糖仪、电子手术器械等。
在这方面,Steve特别提到了单片机在睡眠呼吸控制器中的应用。他表示,许多人都有睡觉“打呼噜”的习惯,对于那些症状比较严重的人而言,可通过睡眠呼吸控制器来侦测“打呼噜”的强度或频度,并在需要时输入适量氧气,从而帮助减轻甚至消除这种症状。此外,他表示,单片机甚至也可以在数字孕辰测试器(Pregnancy Tester)中发挥作用。与传统测孕试纸相比,数字式孕辰测试器可以避免用户遭受呈现的颜色不明确的困扰,它通过测量导电强度进而能够精确地告诉用户“Yes”或者“No”的结果。
除了上述应用,Steve还分享了该公司的PIC单片机在生活周围(All arround You)乃至睡眠时(Whilst You are Asleep)所涉及的应用,如矿井气体探测、空气净化器、动物追踪标签、iPod运动附件、自动窗帘关闭系统和安防等。他以动物追踪标签为例表示,嵌入了微型单片机的标签植入牛耳后,通过及时地测量牛耳温度,可以较好地实现疯牛病预警。这种应用,对于亚洲地区屡屡发生的口蹄疫乃至禽流感等的预警,同样具有借鉴意义。
Microchip的32位单片机猜想
近年来,单片机在体系架构上正从8位向16位和32位升级。众所周知,Microchip已经开始雄居8位单片机龙头地位,与此同时,该公司也以其dsPIC系列瞄准16位单片机市场,力求做到兼顾8位单片机的低价优势与32位单片机的性能特色。
尽管8位单片机的市场份额依旧最大、生命周期依然较长,16位的单片机的需求亦在大幅上升,但随着调制解调器、GPS、路由器、机顶盒、工作站、激光打印机等中高端应用需求的增长,预计32位单片机未来的应用增长速度将会最快。与此同时,瑞萨科技、飞利浦、英飞凌、意法半导体、飞思卡尔、Atmel、富士通、三星等公司的单片机产品线均覆盖到了32位产品。在这种情况下,Microchip何时涉足32位单片机市场,也成为业内人士关心的一个话题。但在此次会议上,该公司的高层并没有正面回应这个问题。但据了解,该公司的32位MCU产品将在2007年登场。
图2:在单片机的“金字塔”中,Microchip的32位产品会在何时补足？
在此次会议上,在被问及如何看待许多台湾地区及中国大陆的IC设计公司直接瞄准PIC单片机开发兼容替代产品的问题时,该公司的一些人士对此并不担忧,认为MCU市场空间足够大,可以容纳下很多的供应商,因此这种局面并不令人奇怪；该公司人士更是对Microchip在售后服务、技术支持能力及后续新产品开发能力方面抱有相当自信。
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