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“金剛狼”緣何得以續(xù)寫MCU超低功耗傳奇

作者:于寅虎 時(shí)間:2012-10-18 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏

   物聯(lián)網(wǎng)靠什么落地?

本文引用地址:http://www.butianyuan.cn/article/137865.htm

  當(dāng)然嵌入式系統(tǒng),低能耗的小系統(tǒng)將成為物聯(lián)網(wǎng)信息采集和處理的原始觸角。因此,小系統(tǒng)對(duì)零部件都提出了降低功耗的需求,微控制器()作為小系統(tǒng)的核心部件首當(dāng)其沖地要充當(dāng)?shù)凸母镄碌募毕蠕h。

  于是乎,各位領(lǐng)域的領(lǐng)先廠商都紛紛推出全新架構(gòu)的產(chǎn)品,不斷把功耗向下拉動(dòng)。這不,創(chuàng)造了業(yè)內(nèi)MCU最低功耗保持者M(jìn)SP430的美國(guó)公司,迫不急待地在今年2月份宣布推出“金剛狼”平臺(tái),微控制器業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Scott Roller宣稱在此平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的MCU產(chǎn)品將比市場(chǎng)上所有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的功耗低50%。9月份,半導(dǎo)體事業(yè)部MCU業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理吳健鴻再次表示,保持業(yè)內(nèi)功耗最低標(biāo)準(zhǔn)的“金剛狼”產(chǎn)品將于10月底上市。

  如果別人出此豪言,可能會(huì)被當(dāng)做狂言,而它確立這一目標(biāo)的正是德州儀器公司則不得不令人側(cè)目。綜合Scott Roller和吳健鴻兩次發(fā)布的信息,可以清晰地概括出“金剛狼”新平臺(tái)在低功耗方面的三大創(chuàng)新。

  且看它是如何實(shí)現(xiàn)的。

  工藝的創(chuàng)新:重新設(shè)計(jì)130nm工藝節(jié)點(diǎn)

  以縮小線寬為目標(biāo)工藝的創(chuàng)新一直是沿著摩爾定律行進(jìn),這是最基礎(chǔ)的工作,然而這還不夠。據(jù)德州儀器微控制器業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Scott Roller介紹,“金剛狼”平臺(tái)在IC設(shè)計(jì)130nm工藝部分還做了一些很特別的設(shè)計(jì)。這種獨(dú)特的工藝是聯(lián)合電源部門一起研發(fā)出來(lái)的,可以做到很低功耗,包括超低漏電流工藝技術(shù)。同時(shí)這種獨(dú)特的工藝還保證了寬溫范圍內(nèi),“金剛狼”產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)低功耗的一致性。

  FRAM存儲(chǔ)器:每bit功耗降低250倍

  把FRAM引入到MCU,是德州儀器公司在“金剛狼”平臺(tái)中的重要?jiǎng)?chuàng)新。相比較當(dāng)前大多數(shù)MCU中使用的FLASH,F(xiàn)RAM是目前全球最低功耗的存儲(chǔ)器技術(shù)。

  據(jù)吳健鴻介紹,在一般的MCU中通常用Flash(閃存)存儲(chǔ)代碼,用EEPROM存儲(chǔ)數(shù)據(jù).。當(dāng)需要對(duì)片上Flash 擦寫時(shí),MCU內(nèi)部需要專門的升壓電路講電源電壓(通常3.3V)升十幾伏,才能執(zhí)行Flash擦寫操作,所以MCU在寫Flash的時(shí)候是特別耗電的。

  FRAM可以帶來(lái)哪些改變呢?FARM的好處之一就是在執(zhí)行擦寫時(shí)較低的電壓可以實(shí)現(xiàn),不需要升壓電路,而且FRAM寫入速度比一般的Flash寫的速度要快很多倍。所以基于FRAM的上述兩個(gè)優(yōu)勢(shì)MCU在寫FRAM時(shí)的功耗可以比MCU寫Flash時(shí)功耗低250倍。

  基因:經(jīng)過(guò)考驗(yàn)的MSP430的低功耗架構(gòu)

  “金剛狼”是一個(gè)新的品牌,它繼承了MSP430低功耗優(yōu)秀基因,因此在低功耗方面有著先天的優(yōu)勢(shì)。MSP430是一款經(jīng)過(guò)市場(chǎng)檢驗(yàn)的超低功耗產(chǎn)品,已經(jīng)在低功耗MCU產(chǎn)品中保持20年的記錄。

  Scott Roller表示,在設(shè)計(jì)任何一款MCU內(nèi)核的時(shí)候,一直都需要去考慮到底你要怎么樣把MCU設(shè)計(jì)為低功耗,在低功耗的部分要考慮最重要是兩個(gè)事情。第一,當(dāng)你在跑程序,在一般運(yùn)行的時(shí)候,你的功耗是多少。第二,當(dāng)你在不同的睡眠狀態(tài)的時(shí)候,你的功耗是多少。所以,在我們?cè)O(shè)計(jì)這個(gè)MSP430時(shí),可以提供七種不同低功耗模式,客戶可以根據(jù)不同選擇相應(yīng)的模式,已實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最低功耗,而且當(dāng)MCU在睡眠狀態(tài)的時(shí)候,我可以做到功耗更低。

  除了看MCU的內(nèi)核以外,也要看片上的其他器件的功耗。MSP430還有一個(gè)賣點(diǎn)就是我們?cè)谀M的部分。所以,當(dāng)我們?cè)诳凑w的低功耗的時(shí)候,除了內(nèi)核要跑低以外,ADC的的功耗同樣要低,這樣把這些加起來(lái)才是低功耗的要求。

  組合拳:軟件的配合不可或缺

  系統(tǒng)的低功耗實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)軟件的幫助,“金剛狼”平臺(tái)在軟件部分同樣可以配合顧客低功耗的要求,德州儀器有一個(gè)MSP430Ware軟件包用于配合“金鋼狼”,在這個(gè)軟件包里我們已經(jīng)考慮到很多低功耗的要求,所以用MSP430Ware直接驅(qū)動(dòng)的話,可以滿足客戶低功耗的要求。

  另外一個(gè)低功耗的工具是一個(gè)代碼優(yōu)化工具,它可以幫用戶你做的代碼到底在哪一部分,什么樣的功耗高一點(diǎn),提供建議給用戶,你要怎么改你的代碼才可以把整個(gè)系統(tǒng)功耗降低,這是I/O部分可以提供的。

  還有一個(gè)實(shí)時(shí)能耗跟蹤功能,讓用戶看到到底這個(gè)系統(tǒng)在什么地方用電會(huì)比較多,這樣可以優(yōu)化部分硬件,把功耗降低。

 

  附:“金剛狼”名稱的由來(lái)

  為什么選擇Wolverine(金剛狼)這個(gè)名字呢?可能看過(guò)電影的朋友知道,在X-Man里有Wolverine這個(gè)主角,他很厲害,用手掌可以把東西切開(kāi)一半,所以我們?cè)谙朐趺窗压慕档?。另外,在《Wolverine》電影里他是一個(gè)長(zhǎng)生不老的人,所以我們這個(gè)產(chǎn)品如果是超低功耗,電池會(huì)保持很長(zhǎng)的壽命,為什么選擇這個(gè)名字呢?就是因?yàn)槲覀冇X(jué)得這個(gè)產(chǎn)品可以讓用戶設(shè)計(jì)更長(zhǎng)壽命的產(chǎn)品。



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