嵌入式芯片同質(zhì)化的對策

　　最近，8/16/32位無一例外地出現(xiàn)了同質(zhì)化的現(xiàn)象。8位就甭提了，Intel 51系列、Freescale 68K系列占領了主要市場。16位在結構上不僅MCU（微控制器），還能實現(xiàn)簡單的DSP（數(shù)字信號處理器）功能，美其名曰DSC（數(shù)字信號控制器）。32位ARM的陣營越來越龐大，支持者自豪地稱ARM可以是32位微控制器的工業(yè)標準之一，能夠扛住ARM氣勢的恐怕就剩下區(qū)區(qū)幾條好漢了，例如Freescale, Xilinx/Altera, ADI（Blackfin）等，連瑞薩、Atmel這些有著很好32位處理器的公司，也乖乖地“應客戶的需求”降伏了ARM陣營。

　　架構統(tǒng)一了真的是好事嗎？對于用戶來說，那真的是件好事，因為開發(fā)更方便；對于嵌入式廠家來說，恐怕帶著一絲苦笑——大家都公平地站到了同一起跑線上，拿捏到自己的定位點真需要一番腦筋。

　　最近，筆者接觸了Cypress（8位）、ST（16位），并看了Atmel（32位）的最新發(fā)布，感到這些公司在同質(zhì)化大潮下動了許多巧妙心思。

Cypress：CapSense贏得了海爾洗衣機訂單

　　海爾這些大客戶在選擇芯片時非常慎重，因此，能夠被這些世界級的大公司選用，說明該產(chǎn)品在市場上真正過硬。近日，《電子產(chǎn)品世界》的記者獲悉，海爾部分高檔洗衣機和熱水器選用了Cypress的CapSense芯片作為無按鍵控制。CapSense是一款8位MCU，周邊集成了可編程的模擬、電容式觸摸感應器等電路。據(jù)海爾洗衣機產(chǎn)品本部技術發(fā)展部部長許升介紹，海爾開始設計用三種廠家的產(chǎn)品進行對比、試驗，最終留下的海爾認為最好的產(chǎn)品。

　
圖1 海爾XQB60-0588的面板

　　能夠被海爾選中，這是件令Cypress自豪地事。一家三、四年前還名不見經(jīng)傳的公司，也采用Intel 8051架構，為何能夠在短時間內(nèi)如此突破？在于Cypress善于尋找到獨特點。

　　Cypress的PSoC（可編程SoC）可謂8位家族中一朵獨特的小花。三年前，Cypress收購了一家做8位MCU的公司，神奇地推出PSoC，此可編程非彼可編程，不是PLD廠商的邏輯可編程，而是在8位MCU周圍集成一些模擬和數(shù)字外設，例如ADC/DAC，有8位、10、12位的，讓客戶根據(jù)自己的需要選；還有可選的濾波器、放大器等。由此看出，PSoC成本較高，但靈活性、上市時間與可靠性大大提升。

　　“嵌入式系統(tǒng)同時需要MCU、數(shù)字外設和模擬外設，PSoC集成了數(shù)字和模擬外設資源”。Cypress北中國區(qū)銷售經(jīng)理王錦鎖先生說。三年來，該公司不斷在PSoC上做文章，大約兩年前推出了PRoC（可編程無線SoC），在PSoC上增加了射頻，目標為無線控制領域。近一年，公司又打造出了CapSense。CapSense是集成了電容式觸摸感應器的PSoC，可替代傳統(tǒng)的機械、薄膜按鍵、開關、滑動條、旋鈕等，王錦鎖介紹說：“采用CapSense的面板新穎，抗磨損，特別適合白色家電等長壽命、高使用頻率的應用，降低了廠家售后維護成本。”

　　至于PSoC的下一步發(fā)展計劃，王錦鎖透露，想推出ARM7核心的PSoC，使PSoC滿足高性能的需要。

　
圖2 PSoC集成了可供選擇的數(shù)字和模擬外設資源

ST：壓賭Cortex-M3，敢為天下先

　　Cortex-M3，是ARM家族近兩年推出的一個超低價位的新架構。ARM公司的決策者不僅滿足32位市場的戰(zhàn)果，還計劃向傳統(tǒng)的8/16位市場進軍，并深信，Cortex-M3必將取代傳統(tǒng)的MCU結構。

　　一年前，第一個吃螃蟹的初創(chuàng)公司Luminary推出了基于Cortex-M3的8位MCU，但是目前沒有看出什么成功的端倪。今天，又一家大公司——ST公司也來了。6月11日，ST公司基于Cortex-M3的STM32微控制器問世了，并展開了世界巡回研討會，第一場就設在了中國北京。

　　STM32是16位閃存微控制器，目標電動自行車、空調(diào)等電機控制市場。據(jù)ST公司微控制器部32位組商業(yè)總監(jiān)Daniel Colonna介紹，STM32的特點是高性能、低功耗、集成度高、價位低。例如，DMips/MHz比ARM7TDMI高28.5%，能實現(xiàn)DSP功能，AD轉(zhuǎn)換達到12位，而一般MCU是8或10位，32K閃存、48引腳的只有1.80美元左右（萬片采購時）。

　　相比于目前市場上的16位MCU，ST充滿自信，并列舉了32位與16位的不足之處，以及ST的修補方法，如圖3。

　
圖3 STM32的特點

　　ST公司已有ARM7和ARM9的32位產(chǎn)品線，但據(jù)筆者觀察，在中國市場業(yè)績不很突出，原因是市場上ARM7、ARM9的32位產(chǎn)品較多、雷同，從蕓蕓眾生中凸現(xiàn)確實不易。因此，ST才另辟蹊徑。但是，盡管如此，ST依然慎重，沒有宣布放棄其ARM7 MCU計劃，只是說看客戶的選擇，如果客戶需要ARM7 MCU，仍然會提供。

　　不過，市場上現(xiàn)存的眾多16位MCU廠家也不是好惹的，ST的王牌就是ARM的性能和號召力，還有閃存、外圍的模擬等，實際上目前表現(xiàn)出來的性能、價位與目前的16位MCU相差不大。而開發(fā)工具主要還是用ARM的通用開發(fā)工具——IAR、ARM Keil等，還沒有自己的專用開發(fā)套件。Cortex-M3，為何這好那好，響應者不多，筆者認為這畢竟是ARM的一個新品種，設計和流片時需要大量測試和認證，經(jīng)過這樣的千錘百煉，才能成為一個成熟的商業(yè)產(chǎn)品。

　　尤其，Microchip等公司也不滿足于16位MCU，認為16位MCU的性能有時超過32位，正準備向32位市場進軍。

　　兩大勢力正在較勁。

Atmel：在MCU上做ARM11

　　無獨有偶，嵌入式世界就是這么新聞不斷。6月8日，筆者收到了來自Atmel的新聞：Atmel獲授權使用ARM11JZF-S處理器，首個基于ARM1176JZ-F處理器的系統(tǒng)級芯片產(chǎn)品將于2007年第4季度面市。至此，Atmel以ARM為基礎的代碼級兼容32位微控制器陣容進一步擴展，從ARM7到ARM9再邁向更高端的ARM11。

　　ARM11曾經(jīng)被TI OMAP3手機平臺和LSI網(wǎng)絡處理器選用作為SoC；但是用做通用處理器，據(jù)筆者所知尚屬首次。

　　ARM1176JZF-S 處理器核采用90nm工藝技術實現(xiàn)，工作頻率可達620MHz，而功耗低至僅0.45mW/MHz。該處理器核采用了可提供更高保安能力的ARM TrustZone技術；可高效地執(zhí)行嵌入 Java 程序的ARM Jazelle 技術，以及可將處理器能耗降低 25% 到50% 的ARM 智能能量管理技術 (Intelligent Energy Manager, IEM™)。至此，筆者認為，該款處理器可以說是一款更高性能的通用處理器了，首先會用于安全領域。

　　一方面，ARM處理器向下走，一方面又向上升級。此時，筆者產(chǎn)生一個疑問：嵌入式世界，你想讓它成為ARM的天下嗎？

　　如果真是這樣的世界，筆者欣賞像Cypress這樣獨特的小花，找到自己的獨特定位，默默地散發(fā)著幽香；也贊許ST這樣的大型公司，能夠放下架子做別人不敢做的事；更敬佩Atmel這樣的嵌入式閃存公司，憑著雄厚的實力昂然向高性能的極限挺進。