Global Sources
電子工程專輯
 
電子工程專輯 > 嵌入式技術
 
 
嵌入式技術  

新一代32位元微控制器走入家電應用

上網時間: 2006年09月29日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:MCU  快閃記憶體  微控制器  Fujitsu  家電 

新一代32位元微控制器具有非常高的整合度,具有晶片上快閃記憶體、類比數位轉換器和其他的整合週邊設備。這種整合度結合增強的處理能力,能提供高性能和具有成本效益的解決方案,適用於很多新的家電產品、白色家電、消費電子產品和其他應用。設計師現在發現32位元微控制器僅僅比16位元產品略貴一點,但增加的功能特性遠遠超過了微小的成本差異。很多基於RISC的32位元MCU現在能提供非常高的性能,功耗只相當於16位元微控制器的水準。這些微控制器還具有較小的封裝尺寸,因此,在採用32位元MCU設計時封裝大小不再是一個挑戰,即使是在空間受限的應用中。

儘管大多數新一代32位元MCU採用RISC架構,具有低功耗和高速度,但仍有某些版本採用CISC架構,為設計師提供了另外一種選擇。設計師使用基於RISC的MCU時需要特別關注是否包含擴展指令集,這對於匯編等級的編程和高級應用程式開發來說非常有用。

如此多的晶片上週邊設備進一步豐富了MCU的產品類型。仔細地評估在特定應用中所需要的特性可以幫助選擇最合適於該應用的32位元MCU。

整合晶片上記憶體

其中一個基礎創新是整合晶片上記憶體,現在大多數MCU通常具有最少512kB的快閃記憶體和至少32kB的ROM。根據具體應用某些MCU上整合了更多的晶片上記憶體,每一個開發者和設計師必須考慮的事情是目標應用的記憶體需求,晶片上記憶體的存在和大小對最終選擇產生重大影響。晶片上快閃記憶體允許用戶多次重寫軟體,即使在產品設計已經實現後,使用戶從傳統的光罩ROM中解脫出來,光罩ROM記憶體只能編程一次。這樣一來,快閃記憶體在那些需要快速處理大量數據的應用中越來越重要,如記憶體到記憶體傳輸、週邊設備資源控制、位元管理和直接數據命令。

在這些先進的MCU中的另外一個重要特性是指令集,這些指令集管理系統控制和I/O存取。這些命令被增強和管線化,以使他們適合於不同的消費產品應用。

例如很多32位元元件現在整合了與中央處理器平行工作的高速乘積-和巨集單元。這些版本的產品能以33MHz或更高的工作頻率在一個週期內執行乘積-和運算,因此這些元件可以用於影像處理應用中,用於濾波處理或快速傅立葉轉換,或用於聲音處理。設計師可以考慮把這些巨集單元用在消費電子產品中。

另一種趨勢是在32位元微控制器中包含標準的通訊介面,以透過乙太網路實體層(PHY)或USB或者其它介面增加產業標準的連接能力。這些通訊介面可以實現系統到系統的通訊,並採用晶片上USB,不需要主機介面,為需要大量遠端數據採集的工業控制等應用增加了價值。

最新的32位元MCU具備高處理能力,在增加了乘法器、程式計數加法器以及桶式移位器的特性下,每個時脈週期可執行超過1.25個指令。一組頻率控制和指令,除了通常的記憶體存取及嵌入式編程指令外,還包括記憶體-記憶體傳輸、週邊設備資源控制、位元管理以及直接數據命令等指令,提供高目標效率並減少外部記憶體存取作業次數以及快取記憶體存取次數。結果是減少了CPU匯流排上的負載,提高了CPU核心和快取記憶體的效率。


圖1:富士通32位元MCU結構圖

32位元MCU進入家電應用

這種新一代32位元MCU成長速度最快的一個應用是家用電器設備,如空調、洗碗機、冰箱以及更小的白色家電。在過去的設計中,一個通用的8位元MCU就足夠了,但現在開始強調節約能量和功耗、要求開發出更安靜、效率更高的設備。透過整合多功能定時器、高速A/D轉換器、過流保護電路,MCU可減少會影響產品性能的振動和噪音。

在這些新MCU中增加的新特性可使用高效向量控制功能,使MCU得以監控和調節壓縮機和電機。對於驅動壓縮機和電機,32位元的MCU可以配置以下這些功能單元:向量驅動、應用控制、高速處理和高速A/D轉換。

這些功能需要32位元MCU來驅動向量同時控制應用、保持脈寬調變輸出、執行高速A/D轉換。在這些嵌入式應用中使用高速12位元A/D轉換器提供了對最小變化的感應度,允許非常快速的響應。轉換器與靈活的脈寬調變單元一起工作,實現平滑精確的控制,並降低功率要求以及節省執行成本。

家用電器的另一趨勢是使用來自多個感測器的數據以用於控制,如在微波爐中使用多個溫度監控和另外的蒸汽以獲得不同食物最好的加熱效果。

在新的家用電器產品的開發中也出現了新的要求,如在微波爐和電磁爐表面的精確溫度控制,以及空調、洗碗機、乾衣機和洗碗機更高效的工作。

滿足這些要求需要能即時地處理來自多個感測器的數據,並提供精細的控制。

對於電機控制,新一代32位元MCU可以整合自由執行的定時器。把這些定時器分配給每個相位,透過在三相轉換器控制中將不同定時器用於每個獨立相位,將可實現載波頻率的產生。轉換器控制將直流電源變成交流電,對於實現降低功率和降低工作噪音來說,轉換器功能是非常重要的。轉換器應用的實例是空調設備;現在能用轉換器的其它家用電器包括洗碗機和電冰箱。

32位元MCU透過確定電機的最佳驅動力可控制電機運轉,然後在負載波動太大時以及產生不連續和低效率的作業時快速地反饋數據。例如,因為水的運動或衣服的運動,洗衣機的電機負載不斷地波動,因此調整驅動力矩是控制的必要部份。透過提供快速的中斷響應時間以及能在單位時間內進行運算,這些MCU能有效地精細調整電機控制,使電機運轉時的功耗最低。

這些功能大幅地增強了32位元MCU在家用電器中的價值。另外一個令人興奮的應用現在開始出現了:完全連網的家用電器,與上網的家庭環境相連接。在32位元MCU控制的協助下,電冰箱將能告訴消費者某類食物儲存量在何時較低或將售完,連接到家庭網路的家用電器將能讓消費者知道出現故障或需要維修。隨著各種消費電子產品實現連網,32位元MCU將可望實現這些功能。

作者:Sandhya Mallikarjun

設計工程師

嵌入式解決方案部

富士通微電子(美國)公司




投票數:   加入我的最愛
我來評論 - 新一代32位元微控制器走入家電應用
評論:  
*  您還能輸入[0]個字
*驗證碼:
 
論壇熱門主題 熱門下載
 •   將邁入40歲的你...存款多少了  •  深入電容觸控技術就從這個問題開始
 •  我有一個數位電源的專利...  •  磷酸鋰鐵電池一問
 •   關於設備商公司的工程師(廠商)薪資前景  •  計算諧振轉換器的同步整流MOSFET功耗損失
 •   Touch sensor & MEMS controller  •  針對智慧電表PLC通訊應用的線路驅動器
 •   下週 深圳 llC 2012 關於PCB免費工具的研討會  •  邏輯閘的應用


EE人生人氣排行
 
返回頁首