数字和RF技术的发展也正在把对连接的需求扩展到工业自动化、POS终端、医疗电子、智能建筑和防火/安全等工控领域。例如,今后在超市购物时,你可能不再需要一件商品一件商品地从购物车中拿出来让POS终端旁的收银小姐读取其条码,你只需推着购物车过一下收银台就可以了,RFID技术会自动识别你购买了那些商品,并自动把应付款项算出来。现在POS终端上卡的认证和数据传输是通过电话线传的,未来将更多地采用以太网传输以加快处理速度。
在未来的医院,护士小姐不再需要每天早上下午到每张病床边上为每位病人量体温、测血压和测心跳等,然后在病历单上详细记录下来再回去敲进电脑里,而是借助一台便携式生命监护设备自动测量每个病人的各项生理指数,然后自动通过有线或无线(10/100M以太网或Zigbee)方式传送回护士站的中心电脑上。重症病房的生命监测和护理设备需要采用CAN总线将有关病房和病人的各种信息(病房温度湿度、病人体温、血压、心跳、以及病人图像等)一天24小时实时监测,并通过以太网实时传送回中央监护中心。
未来智能大厦各房间、各出入口和走廊的门禁、运动图像检测、面部识别、灯光控制、火光/烟雾探测都需要采用CAN总线汇集各路信息,并通过以太网一天24小时实时传送到中央控制系统；工厂车间也一样,各现场数据采集和遥控点的各种数据都倾向于采用CAN总线汇集后传回中央控制室。
这种自动化和无纸化办公趋势强烈刺激着工控领域的有线或无线连接需求向深度和广度扩展,而处理有线或无线连接协议和实时采集处理各种数据对计算能力和存储器的需求将促进32位控制器在该领域的高速发展。飞思卡尔半导体(Freescale Semiconductor)公司32位嵌入式控制器部门市场拓展经理Rudan Bettelheim就强调指出:“连接需求、大计算量需求和对大容量存储器的需求是推动32位控制器在工控领域高速发展的主要动力。”目前在工控领域,飞思卡尔是排名第一的32位控制器供应商,排在后面的主要有瑞萨、飞利浦、三星和东芝。
飞思卡尔半导体最近专门针对工业与网络连接控制应用市场推出了四条新一代的ColdFire产品线,分别是MCF547x、MCF548x、MCF523x和MCF527x系列,共计20多颗控制器。这些新的32位嵌入式控制器专为需要更高级的连接、控制和安全功能、以及极佳灵活性能的应用而设计。
MCF547x和MCF548x系列微控制器带有双控制器局域网络(CAN 2.0B)接口、双USB 2.0接口、双以太网(10/100M)接口,以及硬件加速加密模块,另外,它还包括1个存储器管理单元、浮点处理单元和增强型MAC,特别针对视频监控、联网应用和安全应用。
Bettelheim表示,未来Wi-Fi和Zigbee等无线联网技术也将在工控领域有一个很好的增长。他说:“我们将考虑在未来的ColdFire产品中增加对Wi-Fi和Zigbee的支持,但基本上仅限于集成基带,射频部分会单独做成一个芯片。”
MCF523x系列则以V2 ColdFire内核为基础,专为需要连接能力的嵌入式工业控制和马达控制应用所设计。该系列产品具备增强性定时处理单元(eTPU),它是一个实时控制辅助处理器,专门负责处理高速复杂的计时和输入/输出任务,使CPU能有更多的精力执行其它任务。
MCF523x系列还为那些要求更高性能和/或网络支持能力的MC68332客户提供自然平滑的移植和升级路径。其它的片上特征还包括集成的CAN和以太网接口,以及在网络与单机复杂实时控制系统中针对低成本控制器应用的密码加速技术。该系列器件中的ColdFire内核包括一个性能优异的增强型累积乘法单元(eMAC),在150MHz时为144MIPS(Dhrystone 2.1)。
MCF527x系列产品还在MCF5272控制器周边功能的基础上,集成了强大的连接、保护和外围功能。该系列产品专为那些需要对档案管理、连接、数据缓冲处理、客户接口及信号处理进行控制处理的成本敏感型应用所设计,主要应用市场包括安防、影像处理、网络和游戏。
这些器件还使现有的MCF5272用户在无需增加额外费用的情况下,升级其设计。除提升性能外,这些器件又增加了1个10/100Mbps以太网媒体存取控制(MAC)和硬件编码,确保应用能够进行安全的通信。
为支持这些ColdFire系列产品,飞思卡尔还开发了一个低成本的电源管理芯片MC34710。该芯片使用户能够设定或调整电压,通过MCU控制来移除或降低电压,从而达到减少功耗的目的,并且能够帮助客户缩短设计时间,降低采购成本和风险。
飞思卡尔半导体将通过直接的开发支持和服务帮助客户加快产品上市,并帮助客户通过免费的译码器和工具实现基于68K系列的设计升级。飞思卡尔还通过其第三方联盟计划为最终客户提供更多的基于ColdFire系列产品的应用解决方案,目前其中国大陆第三方合作伙伴主要有两家,一家是合肥的华恒科技,另一家是珠海的万禾科技。
飞思卡尔还与业界一流的工具提供商,包括Metrowerks/ARC、Green Hills、Wind River和其它独立开发工具提供商建立了牢固的合作关系,通过他们为客户提供广泛的操作系统支持(包括Metrowerks Linux),以及评估板和其它硬件、软件开发工具。
ColdFire系列产品的应用范围非常广泛,其典型应用有:大规模的工厂自动化到更精密的医疗电子仪器、机器人、电机控制、安防设备、智能建筑控制、零售贩卖机(POS)的扫描仪和终端,以及其它商业应用。其中,医疗电子仪器是增长速度最快的市场。根据市场研究公司IMS Research去年对美国和欧洲市场的分析报告,医疗电子仪器的半导体市场在未来的两年内仍将保持平均10%的增长速率,电机控制市场排在第二位,增速约为7.5%。
ColdFire系列嵌入式控制器是医疗电子仪器和其它工控应用的理想选择,这主要是因为它们具备很长的产品寿命周期。Bettelheim强调:“与消费电子不同,工控产品一般都有很长的生命周期,这就要求芯片供应商必须对其产品提供长时间的技术支持和维护工作。而这正是我们的优势所在。”
控制系统的领先开发商快思聪(Crestron)公司技术副总裁Fred Bargetzi也对ColdFire系列嵌入式控制器的性能表现予以肯定。他说:“该系列控制器是完成图像渲染、网络接口和多窗口式视频显示等关键功能的最主要控制器。今年下半年,我们将采用一款新的ColdFire控制器来设计新的Isys系列触摸屏。”
作者:陈路
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