引發(fā)MCU市場統(tǒng)一狂潮的Cortex－M3

　ARM 的Cortex－M3處理器內(nèi)核可望在微控制器（MCU）市場上掀起合并的狂潮，這一現(xiàn)象往往發(fā)生在大規(guī)模市場成熟的時候。ARM架構在嵌入式處理器、ASIC和ASSP市場上已經(jīng)占據(jù)了統(tǒng)治地位，因此，它也具備了在相鄰的MCU市場上逐步占據(jù)主導地位的有利條件。事實上，隨著Luminary Micro的Stellaris系列微控制器的推出，MCU市場上的統(tǒng)一進程就已經(jīng)開始了。聰明的設計者將通過選用基于Cortex－M3的MCU，如Luminary Micro公司的Stellaris系列，來充分利用這一不可避免的發(fā)展潮流所帶來的好處。

　　市場兼并實例

　　許多大規(guī)模的市場在逐漸成熟的進程中，都經(jīng)歷了一個兼并的過程，在此過程中，當大規(guī)模制造帶來的好處和規(guī)模經(jīng)濟效應壓倒人們對基本產(chǎn)品的無限多樣化的需求時，廠商和產(chǎn)品的數(shù)量開始收縮。這在鋼鐵、汽車、計算機和辦公用品等領域都發(fā)生過。這是一個廣闊市場的自然進化的過程。

　　在某些情況下，少數(shù)幾家大廠商就可以壟斷整個市場。例如，在美國，Home Depot和Lowes就控制了建筑材料市場，把幾百家小的五金件商店擠了出去——這些廠商無法應對那些“大盒子”（big box” ）商店有吸引力的報價。Staples和Office Max現(xiàn)在也以類似的方式統(tǒng)治了美國的辦公用品市場。在此之前，各種“百貨商店”奪走了本地的服裝商店和鞋店的業(yè)務。

　　在PC業(yè)中，是地位而非價格，促成了業(yè)界的合并。當一群IBM的離經(jīng)叛道者組裝出一臺“個人”計算機時，整個業(yè)界認定，這樣小的計算機將成為一個必須認真面對的力量。由于意識到IBM PC的布局是非常開放、易于復制的，許多其他的公司也開始制造類似的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品采用了簡單的操作系統(tǒng)，由PC的共用部件構成。在增添了VisiCalc和字處理軟件等應用程序后，PC就踏上了一條邁向成功的不歸之路。甚至PC一詞的含義也發(fā)生了變化，變成專指符合IBM風格的那些計算機。

　　在計算機工業(yè)中，一個公共的平臺，專用的監(jiān)視器，廣為人知的鍵盤部件、共用的OS和容易獲取的、可以在公共硬件上運行的應用程序軟件，為一個行業(yè)開啟了通向PC繁榮的大門，這一欣欣向榮的發(fā)展潮流改變了世界。向PC靠攏的發(fā)展趨勢，迅速成就了這樣一場轉型。

　　ARM處理器是否就是促成市場兼并的催化劑？ARM當然已經(jīng)幾乎成為每個應用分類中占統(tǒng)治地位的處理器。雖然在PC領域并非是居于中心的處理器，但許多外設的功能都需要在作為嵌入式處理器的ARM處理器上運行：打印機、硬盤驅動器、網(wǎng)卡、WiFi，甚至你口袋里的USB驅動或者相機里的存儲卡都很有可能內(nèi)藏一個ARM處理器。幾乎可以肯定的是，你的手機是由1個或2個ARM來管理的——或者，在流行的iPhone中，由5個ARM來管理。

　　MCU市場到目前為止，一直都逃避了合并的命運。

　　Frost & Sullivan的分析師表示，全球的微控制器市場在2007年達到了160億美元的規(guī)模。在收入方面排在前兩位的供應商，向市場上交付的產(chǎn)品分屬10種以上的、互不兼容的架構。Semico認為，2006年微控制器的交貨量達到了85億只。MCU市場上存在著40多家供應商，而它們向市場提供的架構多達50種以上，沒有一種架構所占的份額達到5％。每家廠商都向非常廣闊的應用市場提供自己的設計，而這些設計相互間沒有多少共通性。應用的范圍從復印機上的顯示器到汽車引擎的管理模塊，再從工業(yè)電極控制到牙科器械系統(tǒng)，其客戶基礎接近一百萬家。

　　過去，當一種架構為多家廠商所共享的時候，該架構在幾年后就會收縮到原創(chuàng)者那里，這有多方面的原因：被授權者無法提供多樣化的產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)該市場并不像所預想的那樣景氣，或者開始蠶食原創(chuàng)者的市場份額。8bit的8051是這一普遍存在的現(xiàn)象的唯一一個例外，但是大廠商也從未認真地對8051架構進行推廣，而為數(shù)不多的幾家力圖支持8051的廠商也在嘗試向16bit架構遷移的過程中遭到了悲慘的失敗。

　　由于上述的現(xiàn)象的存在，整個微控制器市場正渴求著出現(xiàn)架構上的統(tǒng)一。

　　無不與軟件有關
　　
　　每個應用對MCU的特有的選用規(guī)則是由許多因素所決定的：處理器內(nèi)核、存儲器的規(guī)模和類型、外設的選用、價格、開發(fā)工具、OS、軟件和支持。要衡量每一種因素的重要性是十分困難的，但是處理器的選擇自然而然地影響到許多其他的因素。存儲器的規(guī)模、OS、工具和支持顯然取決于所選擇的處理器。這一選擇也驅動著上市時間，正如行業(yè)分析公司VDC所發(fā)現(xiàn)的那樣，到2004年為止，48％的大規(guī)模制造的成本是由軟件開發(fā)方面的成本所構成的。

　　代碼的效率，決定了對內(nèi)存的需求，直接成為MCU市場的成本決定因素。專有的指令集在操作系統(tǒng)方面所提供的選擇有限，因為它們是由內(nèi)部架構的創(chuàng)建者所編制的或者由其支付費用，這反映了廠商所能支付的市場支持的規(guī)模。開發(fā)工具是針對具體架構來設計的，而支持則是根據(jù)需求來分配的。MCU的支持是由廠商所提供的，但是第三放可以支持廠商為其支付費用的那些架構，以及那些最普及的架構——這又是規(guī)模經(jīng)濟的一個基礎。針對流行的處理器架構，可以提供驅動軟件、軟件庫、現(xiàn)成有售的CODEC和協(xié)議棧軟件、JPEG和MPEG解碼器與編碼器以及數(shù)不清的其他軟件包。即使能否輕松地雇傭到一個設計某種嵌入式應用的工程師，也取決于MCU是來自于單一的廠商還是基于一種被許多廠商所共同采用的架構。

　　一種流行的架構，如ARM，在這樣的環(huán)境下似乎有著不錯的境遇。只有一點是不利的：ARM是一種32bit的處理器，而當今的大多數(shù)MCU是8bit的。

　　 ARM架構得到了全球范圍內(nèi)的支持

　　有證據(jù)表明： 一個32bit的MCU的價格可能并不比一個類似配置的8bit MCU高，但是，如果一個MCU被劃分為一打元件的話，其中大多數(shù)將屬于外設和一些存儲器，而處理器內(nèi)核所占比重不到10％。即使在從8bit到32bit的轉移過程中，這一部分的比例加倍，但芯片的80％卻仍然保持不變，而32bit MCU的功能和性能將更為強大，這可能取消對1或2個外設的需求，抑或也可以通過使用附加的一個8bit MCU來滿足應用的需求。Luminary Micro的Stellaris系列微控制器如今包含了100種可以向全球供貨的MCU，包括售價低至1美元的MCU。這個價格一般只有8bit MCU才能達到。但是Stellaris MCU內(nèi)部擁有一個ARM Cortex－M3處理器。一個售價為$1.00而具有32bit的豐富指令集的MCU實在是太合算了——不用懂什么高深的數(shù)學就能明白。

 
　　一個售價為$1.00的32bit MCU的確是價廉物美！

　　在控制器應用方面，一個MCU的外設選擇可能是最重要的因素，而這也正是合并運動的重要因素。外設是由應用所決定的，因為它們直接與系統(tǒng)的其他硬件有關聯(lián)，成為到構成系統(tǒng)的傳感器、電機、通信信道、網(wǎng)絡、按鈕、LCD面板或者電磁鐵的接口。外設的參數(shù)決定了這些接口對每種應用來說是過于簡單還是過于復雜，抑或正好適用于這些應用。當一個低精度的A－D變換器能滿足需要，則一個精密的A－D就是一種浪費，但是，當要求精細的控制時，就最好采用高性能的模擬電路。對于8bit MCU來說，難以支持更高速度的外設。Luminary Micro的Stellaris MCU產(chǎn)品線所具備的外設功能中，包括了專用的運動控制硬件、業(yè)界唯一的一種基于ARM處理器的Ethernet MAC＋PHY以及針對IEEE 1588PTP應用的硬件。一個MCU的外設的設計和功能決定了該芯片最適合的應用類型，而這比處理器內(nèi)核的架構更重要。

　　“開放的架構”難道不是“日用品的”另一種說法嗎？

　　這證明了如下的事實：為了讓廠商能匯聚在非專有架構（如ARM）的旗下，它們的其他某些方面必須能體現(xiàn)出鮮明特色，以“展示其素質(zhì)”。當外設具有如此的重要性時，則每一種的數(shù)量和細節(jié)都是MCU能否勝出的決定因素。這也正是每一家廠商可以體現(xiàn)其不同于他人的地方，而廠商可以由此選出讓自己閃光的應用，并將自己的注意力專注于體現(xiàn)自己的實力的地方。MCU中的處理器是廠商可以信任、認為其能很好地完成自己工作的模塊。能夠提供最合適的外設、軟件和對某些應用的支持，將贏得內(nèi)嵌設計（design-in）的機會。

　　處理器最重要的方面是對外設進行編程的軟件的供應情況、可靠的開發(fā)工具的供應情況和支持軟件設計與維護的人員情況，以及最終的軟件品質(zhì)。來自于一家廠商的專有架構本身并不會具備這些特性中的大多數(shù)特性，除了可能在狹窄的垂直市場方面。由多家廠商推動其發(fā)展的一個處理器架構（包括在嵌入式MPU、ASIC和ASSP領域的多家廠商）自然可以在其支持的深度和廣度方面有著出色表現(xiàn)。

　　前面提到的PC世界，可以為MCU的局勢提供一個很好的推論。所有的PC廠商都可以獲得來自于Intel或者AMD的同一種x86架構。這是很有利的，因為它們明白，OS和應用可以在處理器上運行?，F(xiàn)在，PC市場上的勝出者是由外設的品質(zhì)和選擇以及服務的與眾不同所決定的：監(jiān)視器、鍵盤、硬盤/軟盤、USB端口的數(shù)量、Modem的速度（在前些年）、網(wǎng)絡連接功能、WiFi、重量（膝上機）、外殼色彩或者是風格、支持、可配置性以及價格。我們請注意，PC外設的功能與MCU何其相似。PC統(tǒng)一到x86架構上的過程可以讓PC業(yè)欣欣向榮。而作為另一個實例，請考慮汽車銷售的情形，其中引擎或者引擎的尺寸在廣告中提及的頻率，與款式、儀表板風格或者杯托尺寸相比是何其之低。

   
　　Luminary Micro的Stellaris系列MCU擁有100多種產(chǎn)品

　　嵌入式設計師也將通過市場兼并來獲勝

　　擁有基于專有MCU指令集的產(chǎn)品的OEM們，將面對這一困境。不斷在專有指令基礎上進行編程，則將有更多的代碼是基于難以移植的程序的基礎。轉移到基于ARM的架構上，你將不會再有遺憾，因為用于增強功能、添加特色或者擴展選項的每一行代碼，都將獲得永生，在未來的歲月中得到來自于多家廠商的ARM產(chǎn)品的支持。

　　對于啟動一項基于MCU的新設計、有著完全自由的選擇權的OEM們來說，決策是最容易做出的。經(jīng)過快速的調(diào)研，設計團隊就可以明白，Cortex－M3 MCU將是一個出色的選擇。一個Luminary Micro Stellaris MCU必然成為排名前列的選項。其開發(fā)工具也將成為首選。如果一種專有的MCU顯得很有吸引力，請考慮隨著業(yè)界開始向ARM Cortex－M3產(chǎn)品統(tǒng)一的趨勢隨著時間的推移所造成的影響吧。專有的軟件可以始終保證供應嗎？這些工具仍然能適用嗎？這是一項能長久生存的投資嗎？或者，下注ARM還將繼續(xù)穩(wěn)賺不賠嗎？即使看上去一位8bit MCU可以完成任務，易用性和更強有力的開發(fā)工具將使得一個以Cortex－M3內(nèi)核為核心的系統(tǒng)的建立和維護變得簡單而快捷。

　　在Luminary Micro，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，客戶可以快速接受Cortex－M3架構，因為ARM的名聲已經(jīng)遠播于我們之前?，F(xiàn)在無需浪費時間，來進行長時間的討論，以掌握一些專有的指令集的細節(jié)。其他的小公司可能會努力勸說客戶，它們還將能生存5或10年。依賴于ARM處理器的Luminary Micro清楚，無需投入人力來改進居于我們的MCU核心的架構。客戶也明白，如果出現(xiàn)了劇變，即便它們沒法利用來自于另一家廠商的外設和軟件支持，至少它們不必完全從頭開始。來自于大公司的專有性的選擇，并不會變得更“安全”：還記住Freescale的M*CORE架構嗎？記得被Microchip的新的PIC32架構擠出去的Microchip的dSPIC否？在今天的杠桿式全盤收購、公司派生（spinout）和不可避免的統(tǒng)一化的趨勢背景下，即使最大的公司也不像它們原先那樣保險了。但是ARM架構可以為OEM的產(chǎn)品提供持久的公分母。明白這一道理的OEM將可以收獲優(yōu)勢地位，這將使得它們能擠入其市場的領先位置，而那些仍然因循專有架構的OEM將在特色、性能和競爭力方面進一步落后。

　　微控制器行業(yè) 的統(tǒng)一進程正在啟動嗎？Cortex－M3處理器是能夠讓它達到脫扣點的催化劑嗎？MCU市場是高度多樣化的，對于一個一般來說要努力避免風險的客戶基礎而言，任何大的變革只能慢慢來，但的確出現(xiàn)了令人鼓舞的信號。如今ARM架構已經(jīng)統(tǒng)治了嵌入式微處理器市場。在2005年，ARM推出了Cortex－M3內(nèi)核，它專門針對MCU進行了優(yōu)化。如今，半導體廠商們正在使用Cortex－M3處理器，即使它們已經(jīng)擁-有了ARM7和專有的處理器。廠商們正在支持8bit到32bit MCU的輕松轉換。OEM們正在擁抱Cortex－M3處理器，利用性能上的提升開發(fā)成本經(jīng)濟性很好的系統(tǒng)，并且由于整個產(chǎn)品線都基于相同的軟件基礎而在上市時間方面而受益。

　　MCU還在進化。8bit MCU正在讓位于32bit MCU。Cortex－M3內(nèi)核正是針對微控制器配置和優(yōu)化的ARM架構。ARM的成功正在吸引MCU領域的OEM們轉向Cortex－M3。它的優(yōu)點也將其他的廠商吸引到Cortex－M3上來，其中包括了那些大的廠商——甚至其中有一些已經(jīng)推出了基于ARM7的MCU產(chǎn)品線——因為它們看到了公共的軟件平臺所具有的優(yōu)勢。這一發(fā)展趨勢和Cortex－M3取得的成功預示著微控制器市場將統(tǒng)一到ARM架構周圍，而非像PC那樣統(tǒng)一到x86架構上。Luminary Micro是獲得ARM許可而專注于基于ARM Cortex－M3的MCU的廠商。Luminary Micro看到了這一統(tǒng)一的變革的到來，正隨著實力的不斷增強而傲立于合并大潮的潮頭。