嵌入式行業(yè)盛行低功耗和可配置

王　瑩

摘要：提出了嵌入式領(lǐng)域出現(xiàn)了低功耗和可配置潮流，微控制器領(lǐng)域的低功耗產(chǎn)品介紹了Microchlp休眠電流低至20nA的nanowatt XLP產(chǎn)品．以及NXP的基于Cortex-MO的LPC1100低功耗芯片，F(xiàn)PGA廠商xilinx推出了“目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺”領(lǐng)域的專用設(shè)計(jì)方法——1SE設(shè)計(jì)套件11.1解決方案，為FPGA應(yīng)用推波助瀾。

關(guān)鍵詞：低功耗；20 nA；Cortex-MO；FPGA：目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺

DOI：10.3969/j.issn.1005—5517.2009.06.013

當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域最需要什么?低價(jià)格、低功耗、高性能還是高質(zhì)量?不同人的答案各不相同。但是最近，可以看到比較明顯的趨勢是低功耗成為微控制器(MCU)供應(yīng)商追逐的熱點(diǎn)；另外FPGA也漸入嵌入式領(lǐng)域，成為一種平臺之選，這是由于其處理器核和邏輯等的靈活可配置，使開發(fā)人員只需集中做核心的個(gè)性化設(shè)計(jì)，加速了上市時(shí)間。例如，近日部分嵌入式廠商發(fā)布了一些新產(chǎn)品，從中可看出上述特點(diǎn)。

Microchip：休眠電流低至20nA

Microchip Technology(微芯科技)公司新近發(fā)布了采用nanoWatt XLP超低功耗技術(shù)?？墒剐菝唠娏鞯椭?0 nA的低功耗PIC單片機(jī)(MCU)系列。這次新推出的三類8位及16位MCU系列，與不久前推出的另三類8位MCU系列均屬于Microchip的nanowatt XLP產(chǎn)品線(圖1)。具有針對USB及mTouch觸摸傳感解決方案的各種片上外設(shè)，為設(shè)計(jì)人員提供了豐富的、可兼容的低功耗遷移路徑。

nanoWatt XLP技術(shù)具有三大特點(diǎn)：休眠電流可低至20nA。實(shí)時(shí)時(shí)鐘電流可低至500nA，看門狗定時(shí)器電流可低至400nA?！按蠖鄶?shù)低功耗應(yīng)用都要求具備這幾個(gè)特性中的一個(gè)或多個(gè)，而nanoWatt XLP技術(shù)在多個(gè)系列器件中整合了上述三個(gè)優(yōu)勢?！盡icrochip先進(jìn)單片機(jī)架構(gòu)部副總裁Mitchel Obolsky自豪地說?！盁o論是在延長電池壽命、密封電池，還是在集成能量收集功能方面．采用nanoWatt XLP技術(shù)的8位及16位PIC MCU都大有用武之地?！?/p>

四種型號的16位PIC24F16KA MCU系列典型休眠電流低至20 nA，可使應(yīng)用連續(xù)運(yùn)行20年以上而無需更換電池，并且它們具備集成的EEPROM存儲器，體積小巧．采用低引腳數(shù)(20引腳和28引腳)封裝。而各含6種型號的PICl8F46J11和PIC18F46J50 8位MCU系列的典型休眠電流還可低至20 nA以下。

Mitchel詳細(xì)介紹了低功耗的應(yīng)用，例如，nanoWatt XLP MCU可以應(yīng)用于多種超低功耗和外設(shè)集成。包括便攜式和電池供電的應(yīng)用．涵蓋消費(fèi)類。如密封一次性電子產(chǎn)品、便攜式白色家電、游戲控制器、數(shù)碼相框和咖啡機(jī)，工業(yè)中的能量收集/采集、電表、安防系統(tǒng)、調(diào)溫器、自動(dòng)噴水滅火定時(shí)器、便攜式溫度控制器、遠(yuǎn)程/便攜式氣體傳感器和遠(yuǎn)程傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)記錄和資產(chǎn)跟蹤及密封/惡劣環(huán)境傳感器。汽車中的診斷設(shè)備、汽車報(bào)警器和鑰匙，以及醫(yī)療市場中的家用醫(yī)療設(shè)備、氧氣/生物流量計(jì)、數(shù)字體溫計(jì)、患者監(jiān)護(hù)儀、生活方式/健身監(jiān)測儀及計(jì)步器等。

NXP：展示CorteX—MO基LPC1100

LPC1000家族(如表1)是NXP公司微控制器產(chǎn)品中的低功耗/混合信號產(chǎn)品家族，定位介于低端8位LPC900/LPC700家族與高端32位LPC2000和LPC3000之間。這種細(xì)化的定位分區(qū)顯示了該公司重視發(fā)展嵌入式市場的戰(zhàn)略。

不久前，NXP公司在京介紹了曾于3月底、4月初在美國硅谷嵌入式系統(tǒng)大會(huì)上展示的基于ARM公司Cortex-MO硅芯片(見照片)。NXP計(jì)劃于2010年初在市場上推出基于Cortex-MO處理器的LPC1100系列產(chǎn)品，目標(biāo)市場包括電池供電的產(chǎn)品應(yīng)用、電子計(jì)量、消費(fèi)電子外圍設(shè)備、遠(yuǎn)程傳感器以及幾乎所有的16位應(yīng)用。

據(jù)NXP大中華區(qū)多重市場半導(dǎo)體產(chǎn)品市場總監(jiān)金宇杰介紹，ARM于2009年2月推出Cortex-MO，盡管Cortex-M0仍然是32位核。但是8/16位處理器的性能和價(jià)格定位。LPC1100可以50MHz運(yùn)行．具有嵌套向量中斷控制和喚醒中斷控制，具有三種省電模式：睡眠、深度睡眠和深度掉電，還有多達(dá)128KB閃存和16KB SRAM，模擬外設(shè)為10位ADC，具有UART、SPI控制器和I²℃總線接口等串行外設(shè)等。

LPC1000家族定位高性能的LPC1700已經(jīng)發(fā)布。它基于Cortex-M3內(nèi)核，可以在100MHz運(yùn)行，有512KB閃存和多達(dá)64KB的SRAM，一個(gè)內(nèi)存保護(hù)單元(MPU)能夠令存儲區(qū)域定義為只讀。從而保護(hù)他們避免破壞。

XilinX：“目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺”的專用設(shè)計(jì)方法

FPGA是嵌入式系統(tǒng)的一種理想平臺。DSP、ARM核、Nios核、MicroBalze/PicoBlaze核、PowerPC核等CPU可配置，既可以是8位的，也可是16或32位的。存儲空間和邏輯可由用戶自己定。但是對于FPGA領(lǐng)域，工程師也面臨著這樣的挑戰(zhàn)：實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的同時(shí)生產(chǎn)力如何達(dá)到最大化?Altera提出了SoPC．Xilinx則提出了“目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺”。

今年2月，Xilinx推出兩大新一代FPGA系列，開啟該公司提出的“目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺”新時(shí)代。其中Spartan-6 FPGA系列開始供貨：3月，Xilinx Virtex-6 FPGA開始供貨；4月，Xilinx宣布正式推出ISE設(shè)計(jì)套件11.1版本，滿足該公司的Virtex-6和Spartan-6等FPGA系列器件的應(yīng)用，幫助客戶實(shí)現(xiàn)“目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺”領(lǐng)域的專用設(shè)計(jì)方法。

目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺從下至上包括4部分(圖2)：基礎(chǔ)平臺、領(lǐng)域?qū)Ｓ闷脚_、市場專用平臺和客戶設(shè)計(jì)。今后客戶只需作位于最頂端的客戶設(shè)計(jì)部分，來滿足其差異化設(shè)計(jì)。ISE 11.1設(shè)計(jì)套件提供了四個(gè)針對特定領(lǐng)域而優(yōu)化的配置版本：邏輯版本、DSP版本、嵌入式版本和系統(tǒng)版本。每一版本都提供了完整的FPGA設(shè)計(jì)流程，并且專門針對特定的用戶群體和特定領(lǐng)域的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)環(huán)境要求進(jìn)行了優(yōu)化，從而使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)⒏嗑杏趧?chuàng)建增值的、具有競爭力的差異化產(chǎn)品和應(yīng)用。

據(jù)Xilinx公司ISE設(shè)計(jì)套件與IP高級產(chǎn)品營銷經(jīng)理Mark Goosman介紹，ISE設(shè)計(jì)套件11.1版本可使基于現(xiàn)有Virtex-5和Spartan-3 FPGA的設(shè)計(jì)開發(fā)周期縮短50％。平均動(dòng)態(tài)功耗降低10％，開發(fā)工具性能提升1倍。同時(shí)Xilinx早期試用客戶則可利用基于最新Virtex-6和Spartan-6器件的目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺開始新的設(shè)計(jì)。