從IC到嵌入式系統(tǒng)

　　1.首先處理能力不斷提高。Atmel 的AVR 微控制器市場(chǎng)經(jīng)理 Espen Krangnes指出，32位MCU發(fā)展的主要趨勢(shì)是提高處理能力，獲得更高的系統(tǒng)性能。在系統(tǒng)中，許多開(kāi)發(fā)工作正在從實(shí)際的處理功能轉(zhuǎn)向外設(shè)開(kāi)發(fā)。在大多數(shù)應(yīng)用中，具有更嚴(yán)格實(shí)時(shí)要求的高級(jí)處理算法正在普及。

　　2.工業(yè)與家庭應(yīng)用還需要滿足防水、防塵、防潮和耐受極端溫度條件的嚴(yán)酷環(huán)境設(shè)計(jì)。

　　3.軟件更加靈活易用?，F(xiàn)在軟件是客戶開(kāi)發(fā)方面最重要的投資，因此，能夠?yàn)榭蛻籼峁┕δ軓?qiáng)大、經(jīng)過(guò)運(yùn)行時(shí)間測(cè)試和實(shí)用的有效軟件就變得至關(guān)重要。飛思卡爾稱其方向是繼續(xù)朝著不斷緊密硬件間的連接和集成的方向發(fā)展。緊密耦合的軟件可以提高可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)，還能夠明顯縮短設(shè)計(jì)方案推向市場(chǎng)的時(shí)間。例如傳感器與MCU的集成正在推動(dòng)工業(yè)市場(chǎng)上涌現(xiàn)出大量的創(chuàng)新。無(wú)論這種創(chuàng)新是一個(gè)嵌入到過(guò)程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)控制應(yīng)用中的溫度或壓力傳感器，還是用于圍繞MCU增加智能場(chǎng)景分析。在采集到傳感器的數(shù)據(jù)之后，重要的是，基于傳感器的正確計(jì)算和控制要能夠立即對(duì)所采集到的傳感器數(shù)據(jù)做出反應(yīng)，并且在有線或無(wú)線組網(wǎng)的遠(yuǎn)程檢測(cè)或控制傳感器方面發(fā)揮作用。

　　瑞薩電子自2010年4月合并后，也正在開(kāi)發(fā)統(tǒng)一各主要處理器系列的軟件平臺(tái)，并與第三方軟件開(kāi)發(fā)商進(jìn)行合作，以簡(jiǎn)化軟件應(yīng)用。

　　4.超低功耗。Silicon Labs認(rèn)為，有些客戶認(rèn)為低功率的意義是綠色能源，因此降低功耗即可。但隨著人們對(duì)超低功率性能和功率優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)注程度的不斷提高，對(duì)低功耗的理解更加細(xì)化，要求能夠同時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)功耗和靜態(tài)功耗上進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)功耗進(jìn)行了更多的分類和優(yōu)化。Silicon Labs認(rèn)為，對(duì)于那些關(guān)注以電池為后備電源的各種應(yīng)用(如安全系統(tǒng)或智能測(cè)試儀)的客戶而言，睡眠和深度模式尤為重要，可使電池使用壽命超過(guò)20年的MCU應(yīng)運(yùn)而生。在工業(yè)數(shù)據(jù)記錄器等其他應(yīng)用中，低功耗則被定義為一種能否使設(shè)備在從備用狀態(tài)過(guò)渡到操作狀態(tài)的過(guò)程中所花費(fèi)時(shí)間最少的能力。在這些過(guò)渡狀態(tài)中，MCU無(wú)法實(shí)現(xiàn)任何有效的處理，因此會(huì)消耗過(guò)渡過(guò)程中所產(chǎn)生的功率。有些應(yīng)用則要求在所有上述各種情況都要實(shí)現(xiàn)低功率操作。恩智浦(NXP)半導(dǎo)體大中華區(qū)多重市場(chǎng)產(chǎn)品部市場(chǎng)總監(jiān)金宇杰稱，即使公司采用了低功耗的ARM核，在設(shè)計(jì)MCU時(shí)，也需要在整個(gè)架構(gòu)、工藝、電源管理方面增強(qiáng)，才能把功耗最終降低。

　　電機(jī)領(lǐng)域是低功耗的一大主戰(zhàn)場(chǎng)。傳統(tǒng)電機(jī)轉(zhuǎn)向發(fā)展無(wú)刷直流(BLDC)電機(jī)就是一個(gè)實(shí)例，但這種電機(jī)成本相對(duì)較高，因此，客戶希望能夠在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的其他方面降低成本。因此需要?jiǎng)?chuàng)新的處理電機(jī)控制MCU的方法來(lái)支持該項(xiàng)工作。例如英飛凌提供電機(jī)控制應(yīng)用套件屬于自適應(yīng)套件，其中包括多個(gè)功率級(jí)和連接BLDC電機(jī)的即插即用型MCU。此外，某些套件中還包括有自動(dòng)代碼生成。在減少設(shè)計(jì)時(shí)間及向潛在的用戶證明某一特定設(shè)備適用工作需要方面，自動(dòng)代碼生成正變得越來(lái)越為重要。對(duì)于類似電機(jī)控制等特定的應(yīng)用而言，這些套件還能夠幫助設(shè)計(jì)人員完成從修改自動(dòng)生成的代碼到使其適應(yīng)于其特定的電機(jī)需要等一系列工作，以滿足電機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能規(guī)范要求。

　　5.混合信號(hào)集成。實(shí)現(xiàn)混合信號(hào)集成是不同工業(yè)/家居領(lǐng)域中的一個(gè)主旋律。MCU公司重點(diǎn)關(guān)注通過(guò)模擬外設(shè)集成的方式獲取價(jià)值，如：超低工作模式及睡眠模式功耗、高性能無(wú)線連接性、極為穩(wěn)固的電容接觸式傳感技術(shù)，以及高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。在此領(lǐng)域，Microchip、Freescale、Silicon Labs和Cypress等公司都已大力開(kāi)展。瑞薩電子今年10月在美國(guó)宣布將在MCU中加入模擬功能[5]，TI等公司也在考慮在MCU中增加模擬功能。但是瑞薩電子大中國(guó)區(qū)MCU產(chǎn)品中心總監(jiān)邱榮豐稱，數(shù)?；旌系碾y點(diǎn)在于數(shù)?；旌系闹瞥滩惶菀滋岣撸?yàn)槟M的制程不太高，而瑞薩的32位MCU主流制程已達(dá)90nm。在中國(guó)市場(chǎng)，由于一些模擬IC已很便宜，“MCU+模擬IC”目前在中國(guó)還是很有市場(chǎng)。

　　Silicon Labs和TI均認(rèn)為，下一步，MCU將需要繼續(xù)脫離其數(shù)字核心基礎(chǔ)，將其本身進(jìn)一步擴(kuò)展，解決系統(tǒng)層面上不斷出現(xiàn)的難以解決的模擬和混合信號(hào)問(wèn)題。例如，人們對(duì)如何將能量采集技術(shù)納入到工業(yè)設(shè)計(jì)問(wèn)題的關(guān)注度不斷提高，使這些應(yīng)用能夠配置在無(wú)法或不希望通過(guò)電線供電的地方。為了能夠利用現(xiàn)有或處于開(kāi)發(fā)之中的各種能量采集技術(shù)，MCU將需要確定如何才能最恰當(dāng)?shù)嘏c間歇性的、可能不可靠的電源接合。這只能通過(guò)使用創(chuàng)新性的模擬和混合信號(hào)技術(shù)來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。這種技術(shù)在擴(kuò)展性上大大超出了單片機(jī)處理器核。在未來(lái)的幾年中，MCU設(shè)計(jì)將繼續(xù)向著實(shí)現(xiàn)更高層面上的混合信號(hào)集成的方向上發(fā)展，實(shí)現(xiàn)能量采集和其它各種超低功耗應(yīng)用。

　　6.嵌入式安全也十分重要。飛思卡爾認(rèn)為，對(duì)單片機(jī)上的安全性要求越來(lái)越高，包括工廠自動(dòng)化、醫(yī)藥及電力計(jì)量市場(chǎng)在內(nèi)的各種工業(yè)應(yīng)用，拉動(dòng)出現(xiàn)了更多的功能安全和系統(tǒng)/IP安全性方面的標(biāo)準(zhǔn)。單片機(jī)(MCU)供應(yīng)商需要從系統(tǒng)的角度來(lái)理解這些需要，并提供能夠滿足這些需求的解決方案，這將成為一個(gè)重點(diǎn)的投資領(lǐng)域并變化向前發(fā)展。瑞薩電子的邱榮豐說(shuō)，安全系列MCU在中國(guó)越來(lái)越大，可用于智能電網(wǎng)通信;其次是銀行卡。另外，安全策略不僅實(shí)現(xiàn)一個(gè)產(chǎn)品，應(yīng)該是整個(gè)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并不容易，但中國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展過(guò)程還沒(méi)有到。

　　除此之外，MCU還有很多顯著的發(fā)展特征，例如外設(shè)和存儲(chǔ)器容量越來(lái)越大，閃存成為MCU一大特色，更低的價(jià)格實(shí)現(xiàn)更多的集成，并具有更小的封裝選項(xiàng)，人機(jī)界面(HIM)正在從按鍵開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)向觸摸式，增強(qiáng)單片機(jī)的連通性等。