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嵌入式智能化和网络无线技术带我们共赴新生活

——飞思卡尔技术论坛(FTF)采访手记

记者:胥京宇



6月末的奥兰多,正是骄阳似火的季节。在绿树鲜花掩映中的JW Marriott和Ritz-Carlton酒店里面,强劲的空调让人产生了冰火两重天的感觉。作为飞思卡尔美国FTF的会场,这里在几天内汇聚了来自全球半导体和电子行业各方面的专业人士。熙熙攘攘的人群往返于各个技术会场之间;几百个鲜活生动的demo展台前总是人声鼎沸,令原本宽阔的技术实验室显得有些拥挤;尤其是上千人一起拥进主会场聆听主题演讲的时候,体会到了在美国鲜能体会到的摩肩接踵的感觉。这种热闹的气氛和外面的天气形成了很好的和谐。


技术趋势:嵌入式智能化、网络、无线

飞思卡尔CEO Michel Mayer先生的主题演讲生动、幽默,充满前瞻性,激起了满场喝彩。他为大家描绘了不久的将来人们生活发展的主要趋势,以及为实现这些市场趋势所产生的电子技术的主要趋势。

整个世界都在向绿色和环保看齐。节能问题和环境保护已经不仅是商业问题,更是社会责任问题。此外,随着全球人口的老龄化程度日益增加,对医疗和生命健康方面的需求也越来越大。而宽带的普及让全世界的人们希望在进行任何活动时都能够具有很好互联性和通信能力。因此,环保、医疗和连接能力是市场发展的主要趋势,而这一点,与前不久德州仪器的开发商论坛上方进先生的观点基本上是一致的。由这三大热点应用所驱动,有三方面的技术将成为行业发展的重点:嵌入式智能化、网络和无线技术。一方面,人们希望所有的应用设备,不管是消费类产品、医疗产品还是航天和军事产品,都能实现智能化的操控,简化人们的使用,另一方面,人们希望这些设备之间都能实现信息的交流和共享。作为半导体解决方案供应商,怎么更好地满足市场的需求呢?他们面临着创新和设计的挑战。


Flexis:8到32位无缝迁移

也许从一个具体的应用例子来解释技术趋势更容易理解。在论坛第一天的午宴上,每个人的面前都上了一份别致的甜点:一份诱人的巧克力蛋糕,乳白色的巧克力片上印着飞思卡尔的Flexis系列MCU产品,写着:正式宣布,8位与32位MCU现在完全兼容了。
Flexis系列8到32位兼容MCU产品是这次FTF上推出的新产品,也是重头戏之一。这是一个承上启下的连接点,令飞思卡尔的8位MCU S08和32位MCU ColdFireV1系列可以共享所有的外设和开发工具,从而轻而易举地进行迁移。Flexis系列脚对脚兼容,设计者无需改变电路板的任何设计就能升级控制器。使用飞思卡尔新的Code Warrior Development Studio开发工具,只要几个点击就能将代码编译到新的MCU上,几分钟内就能运行新的设计。

Michel Mayer先生现场给我们演示 了一个血压计的例子。一个采用8位Flexis系列MCU设计的血压计,售价不到50美元,但升级到32位后,可以卖到80美元,但实际迁移的成本只需20美分。这样就为客户增加了30美元的利润空间。基于32位的血压 计可以实现很多更智能化的功能,比如手腕和身体的位置不用放平就能测量,可探测不正常的心跳,提供图形化的显示和分析功能,还将感测功能取代了传统的按键,增加了存储、Zigbee等功能,可与PC进行通信。还有一点要强调的是,Flexis系列通过架构的优化降低了工作电压和电流,从而令系统的功耗更低,电池寿命更长。

血压计只是Flexis系列应用中一个小例子。它可以被应用到从医疗到消费电子等许多行业的许多应用中,客户利用它可以用一个平台设计更高性能的新产品,而几乎不用增加什么成本。


被芯片全副武装的汽车

汽 车正在变得更加智能化和人性化的趋势已经有目共睹。无线、网络和嵌入式智能化技术正把汽车转变成一个独特的移动计算设备,而不仅仅是传统意义上的代步工具了。
FTF技术实验室里最惹眼的就是左手那几辆汽车展示了。有几辆赛车模样的雪弗兰和一辆宝马越野车,都是各大学、汽车制造公司和飞思卡尔共同研制的。旁边还有一辆更酷的"汽车骨架",时不时地放着摇滚音乐,头上的大灯随着音乐闪烁不停,就像一个另类的摇滚歌手。这原来是一个被飞思卡尔芯片武装起来的汽车,只是没有外壳而已。整个车身有12处芯片解决方案对汽车各个方面进行控制:

? 基于LIN总线的风扇和混合门可根据季节温度进行调节和控制;

? 用于汽车动作检测的三轴低g加速度表;

? 可提供高质量音频效果的D类放大器;

? 音频/视频头;

? 3D可视地图--最方便直观的导航系统;

? 彩色显示仪表板;

? LIN主机;

? 基于LIN的带键盘的轮胎转向装置;

? 开关控制的散热器冷却风扇;

? 空气动力引擎;

? 基于Power Architecture技术的

? 引擎控制器;

? 固态照明和LIN车身控制。

飞思卡尔是SPARC的成员之一。SPARC是由欧洲委员会成立、由戴姆勒-克莱斯勒支持的一个项目。它旨在通过使用线路驱动技术,结合雷达、GPS和摄像头,提高汽车安全性、智能化和能源效率,减少事故发生。展览上的宝马X5系就采用了飞思卡尔的FlexRay汽车网络技术,可实现自适应的驾驶悬挂系统。据说这是业界首个商业化的FlexRay车内网络解决方案。


黑寡妇设计大奖赛优胜者:电子手臂

今年年初,飞思卡尔赞助了“黑寡妇1万美金设计大赛”,以奖励使用飞思卡尔8位MCU设计出来的最富创新性的应用方案。这大赛的名字非常吸引眼球,不知道这“黑寡妇”指的是黑蜘蛛,还是黑马?

Michel Mayer先生在会上宣布了获得该项大奖的设计:一个基于肌电原理的假肢手。这是由墨西哥一所大学工程系的学生专为那些失去了手的残疾人设计的电子手。本着对成本的考虑,该方案使用了MC9S08QG4微控制器(1.05美元)作为系统的总处理器。工作的原理是,当人想要做各种动作时,肌肉产生的变化被转换成电子信号,从而对机械的手产生相应的控制动作。通过肌电接口,使用者可以实现4种动作:伸开或合拢手指,左右转动手腕。系统还可以调节合拢动作的压力,最大在100kPa以上。系统的动力由飞思卡尔的MC33887 HBridge器件驱动,因此功耗很低,可有效地延长电池寿命。在FTF技术实验室里,设计方案的工程师给我们仔细演示了这个假肢的控制和动作。看起来,这个电子假肢设计方案能完成的动作还有些简单,智能化程度还不够高,但重要的是,这是一个普通人都承担得起的产品,而且功能也能够满足基本的需求了,未来市场需求应该是很大的。

FTF的技术实验室里共有200多个基于飞思卡尔产品的应用方案demo,涵盖汽车、通信、网络、工业、医疗、娱乐、消费品、航空、军事等广泛的领域。有些是已经商用的应用,比如说我看到了我的Motolola K1手机的解决方案,还有很多是刚研发出来的创新应用。总之印证了那句话,没有做不到,只有想不到。


无线与移动技术:更小、更便宜、更省电

飞思卡尔的无线和移动解决方案包括手机平台、多媒体处理器和RF收发器等。强调基于一个平台实现多种应用,全方位的功能整合,通过设计的创新来实现差异化。需要特别强调的是飞思卡尔MXC架构、I.MX应用处理器和RCP封装技术是三大核心技术。MXC蜂窝架构将通信处理器和应用处理器分开,减少了成本,丰富了用户体验。I.MX应用处理器通过架构的优化,降低了功耗,同时增加了30%以上的性能。RCP封装技术采用3-4层封装形式,将不同尺寸的硅片在集成的时候保持隔离,比传统的封装技术减小了50%的尺寸,功耗也大大降低。据称这是飞思卡尔的专利技术,很多竞争对手还要从飞思卡尔授权才能使用。

尺寸、功耗、成本,已经成为半导体厂商共同面对的挑战。这也是飞思卡尔的技术重点。在整个产品的设计流程中,每一步都对功耗做相关的考虑,从硅片设计、生产工艺到封装,每个环节针对功耗进行设计,从而保证最终产品获得最好的功耗水平。


多核架构:为高端通信需求做好准备

多核的系统最近被业界讨论的比较多,评价褒贬不一。总的看起来,多核架构针对一些特定的高端应用更加适合,比如高端的通信应用。但多核架构面临的挑战也的确不少,增加了内核,怎么保证系统的性能就能成倍的增长?工艺技术上如何处理?系统的验证、时钟、功耗如何实现平衡?先有的代码怎么顺利过渡到新架构上很好地完成以前的工作?

飞思卡尔针对多核架构做了不少投入。它的多核平台具有一些创新性的技术特点。一是片上Fabric,可实现同时、无阻塞、基于硬件的100%缓存连续平台连接能力;二是支持三层缓存等级;根据需求进行应用加速,在核的处理周期上提升性能,实行更低功耗,并减少硅片面积和成本;此外,多核仿真环境只需通过调试软件来控制多核平台的能力,而不用调试硬件;而飞思卡尔为该平台采用45nm的工艺,使之成为一个在功耗和性能上都处在业内领先位置的平台。

在多核平台的发展上,飞思卡尔的研发历史也不短了。自1995年推出第一个PowerQUICC通信处理器开始,飞思卡尔就不断更新和升级这个产品线,2004年第一个双核平台诞生。现在平台上最多可以嵌入32个核了。中国的华为、中兴等通信企业已经在使用飞思卡尔的双核和多核通信平台设计他们的通信系统。

《世界电子元器件》2007.7
         
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