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作者：德州儀器 自動化工廠和智能汽車的進一步發(fā)展需要高級聯(lián)網(wǎng)、實時處理、邊緣分析和更先進的電機控制拓撲。這些功能的加入使得對高性能微控制器 (MCU) 的需求快速增長，這種微控制器需要超越傳統(tǒng)MCU并提供類似處理器的功能。本文將介紹高性能Sitara AM2x MCU幫助設計工程師克服當前和未來系統(tǒng)挑戰(zhàn)的五大特性，如圖1所示。 
圖1：Sitara AM2x高性能MCU的優(yōu)勢 實現(xiàn)更強大的性能 MCU最近在內(nèi)存大小、模擬功能集成和低功耗方面取得了不少進步。但在很多應用中，快速處理大量實時控制和傳感器數(shù)據(jù)的能力同樣重要。在自動化工廠中，可編程邏輯控制器(PLC)和機器人電機控制系統(tǒng)的處理要求已從每個內(nèi)核大約100MHz增加到400MHz以上，并可能在未來三到五年內(nèi)達到1GHz以上。 在一些應用場景中，MCU還需要更高的性能來滿足處理需求，包括： • 日益增加的工業(yè)通信，因為機器和中央數(shù)據(jù)系統(tǒng)需要通過各種協(xié)議共享大量數(shù)據(jù)。 • 邊緣分析以進行預測性維護，使工廠平穩(wěn)運行。 通過提高每個MCU內(nèi)核的時鐘速度以及在同一芯片上集成多個MCU內(nèi)核，Sitara AM2x MCU可滿足更高的性能要求。AM2434有四個內(nèi)核，每個內(nèi)核以800MHz運行，與傳統(tǒng)MCU相比，它能夠在工廠車間實現(xiàn)更快且更復雜的數(shù)據(jù)處理、更低的延遲控制以及高速通信。例如，更快、更順暢地控制機械臂可以提高操作安全性、生產(chǎn)效率、質量和吞吐量。 如需了解更詳細內(nèi)容，請閱讀白皮書借助 Sitara AM2x MCU 革新實時控制、網(wǎng)絡和分析性能 提升實時處理和分析 隨著現(xiàn)代工廠自動化程度的提高，對實時數(shù)據(jù)分析和控制的需求也在增加。很多傳統(tǒng)系統(tǒng)通過多個MCU來處理這些不同的功能。高性能MCU，尤其是具有多核架構的MCU，可以通過在單個設備上進行數(shù)據(jù)處理和實時控制功能來實現(xiàn)更多系統(tǒng)集成。 Sitara AM2x MCU集成了快速數(shù)據(jù)采集功能和精確的實時控制外設，從而進行高速輸入和處理數(shù)據(jù)。想象一下，一個單獨的MCU控制機械臂的電機，還集成了音頻、電流和位置傳感接口，以提高機器人與人類協(xié)作的安全性，這一切都是在沒有其他MCU協(xié)助下實現(xiàn)的。或者集成音頻輸入及聲音識別和分類的MCU，可提高樓宇安全系統(tǒng)中的邊緣智能。通過在單個芯片上實現(xiàn)多種處理能力，高性能 MCU 不僅可以使工業(yè)系統(tǒng)更智能，而且更實惠且更易于設計。 簡化設計和實現(xiàn)軟件復用 MCU的定義特征包括簡單的系統(tǒng)設計和軟件開發(fā)。Sitara AM2x MCU對易于使用的軟硬件的期望不會改變，即使MCU性能和集成度變得與處理器更相似。 借助Sitara AM2x MCU，工程師可繼續(xù)獲得以下體驗： • 簡單的軟件開發(fā)環(huán)境和工具（例如基于實時操作系統(tǒng)的軟件），支持跨平臺重用，從而減少開發(fā)時間和成本。 • 高效的實時任務管理和更簡單的電源管理架構，可實現(xiàn)更具成本效益的電源管理解決方案。 • 經(jīng)過優(yōu)化的速度和低延遲功能，這得益于集成型隨機存取存儲器 (RAM)。 實時傳感和響應應用程序（例如PLC）必須處理時間限制的問題，以確保安全和連續(xù)運行。這意味著系統(tǒng)需要針對最壞情形下所需的時間進行設計。提供易于使用的軟件可幫助您快速有效地設計此類系統(tǒng)。 通過存儲器的靈活性優(yōu)化系統(tǒng)成本 傳統(tǒng)MCU具有板載非易失性存儲器，例如閃存。但是，從自動化工廠到自動駕駛等應用中不斷增加的數(shù)據(jù)處理需求給存儲器的可擴展性帶來了難題。此外，更快的中央處理器帶來了兩個難題： • 系統(tǒng)性能完全依賴閃存速度和性能，尤其是在系統(tǒng)需要進行實時數(shù)據(jù)讀寫的情況下。 • 受限于當前可以支持非易失性存儲器的處理工藝，例如16nm。 基于外部非易失性存儲器架構的靈活性，MCU設計工程師可以從中受益。借助Sitara AM2x MCU，您無需更改MCU或重新設計電路板，就能滿足不斷增長的存儲器需求，從而實現(xiàn)更靈活的設計并降低開發(fā)成本。AM2x器件的大型板載RAM和簡單的軟件架構解決了外部存儲器的延遲和性能問題。 提高系統(tǒng)功效 傳統(tǒng)MCU以低功耗著稱，隨著應用轉向高性能MCU，降低功耗仍然至關重要。電源效率體現(xiàn)在設計師很重視的兩個方面： • 每瓦性能（有源功耗效率）。散熱超過2W至3W通常會導致傳統(tǒng)MCU系統(tǒng)在成本、重量和占用空間方面的問題，尤其是那些需要主動冷卻措施（如散熱器和風扇）的系統(tǒng)。因此，性能的提高不能與成比例的功耗增加相伴。高性能Sitara AM2x MCU可支持超過5,000 DMIPS/W的性能。 • 低功耗（關斷）模式。MCU通常在較低占空比的環(huán)境中運行，鑒于高性能MCU采用先進工藝節(jié)點設計，其漏電流影響高于傳統(tǒng)MCU。設計人員需要在電源門控技術和低功耗模式（如睡眠、深度睡眠、關機、僅實時時鐘和輸入/輸出喚醒）方面不斷創(chuàng)新。 結束語 高性能MCU讓處理器級別的計算性能更加可得，將為設計人員和客戶系統(tǒng)開啟新的機會。隨著應用的不斷演變和設計工程師在其系統(tǒng)中充分發(fā)揮高性能MCU的潛力，MCU創(chuàng)新者、產(chǎn)品設計人員和消費者都將體驗到高性能MCU所帶來的好處。 |
