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(shè)計工程師克服當(dāng)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(yīng)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(yīng)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(yù)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(fù)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(zhì)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(luò)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(gòu)的MCU，可以通過在單個設(shè)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(shè),，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?；蛘呒梢纛l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(shè)計。
簡化設(shè)計和實現(xiàn)軟件復(fù)用
MCU的定義特征包括簡單的系統(tǒng)設(shè)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(wù)管理和更簡單的電源管理架構(gòu),，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(yīng)應(yīng)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(shè)計,。提供易于使用的軟件可幫助您快速有效地設(shè)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(yīng)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(dāng)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(gòu)的靈活性，MCU設(shè)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(shè)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(shè)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(gòu)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(yīng)用轉(zhuǎn)向高性能MCU，降低功耗仍然至關(guān)重要,。電源效率體現(xiàn)在設(shè)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(dǎo)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(fēng)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(guān)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(shè)計,，其漏電流影響高于傳統(tǒng)MCU,。設(shè)計人員需要在電源門控技術(shù)和低功耗模式（如睡眠、深度睡眠,、關(guān)機、僅實時時鐘和輸入/輸出喚醒）方面不斷創(chuàng)新,。
結(jié)束語
高性能MCU讓處理器級別的計算性能更加可得,，將為設(shè)計人員和客戶系統(tǒng)開啟新的機會,。隨著應(yīng)用的不斷演變和設(shè)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(shè)計人員和消費者都將體驗到高性能MCU所帶來的好處。