MCU 開啟 物聯(lián)網(wǎng) 新時(shí)代 六大屬性建構(gòu) 智能系統(tǒng)

在科技的高度發(fā)展下，現(xiàn)在的幾十年，已可追上過去的幾百年。而未來的幾年，也能追上現(xiàn)在的幾十年。由于運(yùn)算與聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日新月異的引導(dǎo)，物聯(lián)網(wǎng)肯定會(huì)在未來的幾年，快步走入我們的生活之中。
當(dāng)然，身為物聯(lián)網(wǎng)的核心零組件，只要隨著物聯(lián)網(wǎng)的商機(jī)爆發(fā)，都能順?biāo)浦圩呦蚴袌鲰敺?。而其中，MCU就是最為核心的關(guān)鍵組件。

物聯(lián)網(wǎng)讓32位MCU出頭天

盡管都是以運(yùn)算為主要目的，然而仔細(xì)探究會(huì)發(fā)現(xiàn)，MCU的發(fā)展方向與一般PC并不相同。PC需求的是效能，也因此對(duì)于處理器的性能、指令周期與記憶容量的需求是沒有止盡的。例如不斷發(fā)展更快的處理頻率、更多的運(yùn)算核心、以及更高的內(nèi)存等。

然而對(duì)MCU來說，就以物聯(lián)網(wǎng)的使用需求來看，主要目的在于對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的信息收集與控制為主，所面對(duì)的都是單純的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，因此并不需要追求無止盡的運(yùn)算效能。

事實(shí)上， 英特爾 早期就曾經(jīng)研發(fā)出第一款MCU產(chǎn)品（即8051），只不過該公司后來專注打造更高效能的處理器，使其成為PC產(chǎn)業(yè)的霸主。然而該公司并無法兼顧 嵌入式 系統(tǒng)的發(fā)展，而淡出的MCU領(lǐng)域。直到近期，英特爾發(fā)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)原來是個(gè)龐大的市場，比起PC還有更多的潛在商機(jī)，因此再度回馬，投向嵌入式系統(tǒng)的懷抱之中。

目前包括8位、16位、與32位的MCU產(chǎn)品種類非常多，競爭廠商也多不勝數(shù)。由于MCU不斷往更高階的應(yīng)用領(lǐng)域挺進(jìn)，使得市場上也有觀點(diǎn)認(rèn)為，32位MCU在不久的未來，可能會(huì)取代掉8位MCU的地位。例如近期 恩智浦 （ NXP ）半導(dǎo)體就做出了該公司非常重要的新策略方向：主打32位MCU，來同時(shí)吃下從8位到32位的應(yīng)用市場。

恩智浦半導(dǎo)體市場總監(jiān)金宇杰指出，在過去的幾十年中，8位MCU專門用于處理簡單型的任務(wù)，關(guān)鍵在于其所提供的可靠與穩(wěn)定效能。恩智浦目前已經(jīng)打造出針對(duì)單純的8位應(yīng)用所設(shè)計(jì)的32位MCU。其優(yōu)點(diǎn)在于提供了設(shè)計(jì)靈活度以及更低的成本價(jià)格，未來勢將沖擊成本低、需求量大的8位應(yīng)用領(lǐng)域。而該系列MCU產(chǎn)品，未來在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，也可望扮演重要的角色。

挾MCU以令物聯(lián)網(wǎng) ARM 為最大贏家

在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，MCU的活用絕對(duì)是關(guān)鍵。而眾所皆知，不同MCU畢竟有其市場定位，這也是之所以在經(jīng)歷了20多年的市場洗禮之后，8位MCU依然還能生存的重要原因。因?yàn)樵谠S多應(yīng)用上，8位真的就足夠了，反倒不需像處理器一樣，追求過剩的硬件效能。

但不管如何，由于摩爾定律的加持，半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)展一直持續(xù)著，這也給了MCU產(chǎn)品不斷進(jìn)步的空間，32位產(chǎn)品的成本也逐漸逼近8位。由于成本差異不大，導(dǎo)致應(yīng)用上的需求盡管只需8位產(chǎn)品，但采用32位產(chǎn)品來取代8位的情況越來越普遍。

當(dāng)然，最大的關(guān)鍵，就在于ARM的出現(xiàn)。

回顧過去，發(fā)展MCU核心的廠商非常多，然而ARM的出現(xiàn)，使得多數(shù)廠商選擇直接向ARM授權(quán)來開發(fā)MCU產(chǎn)品，暨快速又方便，省下自行開發(fā)的時(shí)間，也可加速產(chǎn)品上市。例如包括NXP、 TI 、 ST 、 Freescale 、 Atmel 、富士通、新唐等廠商的MCU，其核心便都來自ARM的授權(quán)。

當(dāng)ARM推出 Cortex 系列之后，獲得越來越多廠商的授權(quán)采用，這已經(jīng)開始改變MCU市場的原有生態(tài)了。過去8位、16位、32位產(chǎn)品各自堅(jiān)守既有市場。然而當(dāng)越來越多產(chǎn)品都以Cortex為核心之后，這種32位MCU開始侵蝕低階的8位市場。畢竟價(jià)格差異已經(jīng)在可容許范圍內(nèi)，再者，也不會(huì)有用戶真的在乎里頭用的是幾位的MCU，這使得拿32位MCU來替代低階MCU的情況逐漸成為趨勢。

盡管會(huì)有人質(zhì)疑，這種拿大炮打小鳥的作法并不實(shí)際，然而只要能達(dá)到一樣的目的，拿大炮的效果將會(huì)更好。未來物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，32位MCU肯定將扮演要角。而ARM，挾MCU以令物聯(lián)網(wǎng)，將成為物聯(lián)網(wǎng)市場的最大贏家。

MCU+ 傳感器 發(fā)揮最大效益

由MCU所一手撐起的嵌入式系統(tǒng)，隨著物聯(lián)網(wǎng)市場逐漸壯大之后，又返過頭來拉拔MCU，使其效能更為精進(jìn)。事實(shí)上，由于先進(jìn)MCU的產(chǎn)品特性，能兼顧綠色節(jié)能與智能聯(lián)網(wǎng)等需求，使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)張。而為了滿足更廣大的應(yīng)用市場，MCU廠商也積極在產(chǎn)品的功耗控制、成本降低、整合提升、效能強(qiáng)化等諸多面向下手，就是希望能讓嵌入式市場中，有需要使用到MCU產(chǎn)品的用戶，都能盡可能采用自家產(chǎn)品，來提高普及率。

ST產(chǎn)品營銷經(jīng)理?xiàng)钫赋?，事?shí)上MCU的應(yīng)用領(lǐng)域早就超乎一般人的想象，小至消費(fèi)性電子產(chǎn)品，大到工控 自動(dòng)化 、車用電子、安全檢測與環(huán)保節(jié)能等各應(yīng)用領(lǐng)域，都成為MCU發(fā)揮所長的重要市場。而MCU的特性，使其在新興物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中更是無往不利。

楊正廉認(rèn)為，MCU走向32位，當(dāng)然是個(gè)重要趨勢，而ARM的Cortex系列核心扮演了幕后功臣。放眼目前市面上的高階MCU產(chǎn)品，以Cortex-M4為核心的主流趨勢正不斷延燒，看中的，正是其所擁有的浮點(diǎn)運(yùn)算與DSP功能。特別是在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，擁有聯(lián)網(wǎng)功能將是必要。透過網(wǎng)絡(luò)來收集各方訊息，并加以處理，以進(jìn)行下一步的傳遞與控制，這些動(dòng)作在Cortex-M4的運(yùn)作之下，顯得更加得心應(yīng)手。

ST模擬、功率與微機(jī)電產(chǎn)品市場經(jīng)理郁正德則提醒大家，在物聯(lián)網(wǎng)中，關(guān)鍵組件除了MCU之外，另一個(gè)不可忽視的組件就是傳感器。在物聯(lián)網(wǎng)中所需進(jìn)行判讀的訊號(hào)，都需要透過傳感器來進(jìn)行擷取。少了傳感器這個(gè)元素，物聯(lián)網(wǎng)將不會(huì)存在。

而ST目前最大優(yōu)勢，就是同時(shí)擁有完整的MCU與 MEMS 傳感器產(chǎn)品線。這讓相關(guān)廠商在進(jìn)行組件的采購上，更加方便，可進(jìn)行一次性的購足。特別是在這個(gè)高度整合的時(shí)代，連不同組件本身都必須進(jìn)行整合。目前ST已經(jīng)提供 MEMS傳感器 與MCU整合的單芯片，讓有需求的廠商能有另一種新選擇。

郁正德認(rèn)為，將傳感器與MCU進(jìn)行整合，不應(yīng)該說是一種趨勢，而是一種新選項(xiàng)，讓客戶能根據(jù)預(yù)算、效能等需求，選擇最適合的方案，同時(shí)也能讓產(chǎn)品發(fā)揮最大的效益。

M0+打下物聯(lián)網(wǎng)深厚基礎(chǔ)

ARM所推出的Cortex M0+處理器，是讓MCU產(chǎn)品真正全面走向32位的幕后功臣。仔細(xì)檢視Cortex M0+這個(gè)處理器，這是ARM Cortex家族的新產(chǎn)品，其功耗僅約市面上常見8位與16位處理器的三分之一，原因與其所采用的90奈米制程有很大關(guān)系，使得功耗降低，而處理效能則有大幅的提升。

金宇杰解釋說，M0+其實(shí)是將原有的M0加以升級(jí)，其定位是用來完全取代原有的8位處理器，當(dāng)然兼容性與Cortex M系列所有產(chǎn)品都是一致的。M0+的問世，就是要讓目前采用8位與16位產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員，能直接投向32位的懷抱。設(shè)計(jì)人員甚至可重復(fù)使用現(xiàn)有的編譯程序與調(diào)校軟件，就可快速上手。

當(dāng)然了，在市場上，只要一提到『取代』這兩個(gè)字，就特別敏感。一般人還是會(huì)認(rèn)為，就算能夠取代8位與16位的ARM處理器真的出現(xiàn)了，市場上也還是會(huì)存在既有的8位與16位處理器，要想一次到位全面取代，似乎總還是太過于理想。

金宇杰認(rèn)為，這當(dāng)然是個(gè)事實(shí)。未來一定還有人會(huì)持續(xù)使用8位與16位MCU。只不過關(guān)鍵在于，ARM Cortex M0+的問世，讓目前市面上現(xiàn)有的8位與16位處理器，已不存在任何優(yōu)勢。

已有越來越多MCU大廠開始采用Cortex M0+來打造新一代的MCU產(chǎn)品。金宇杰說，由于Cortex M0本身就是走低階產(chǎn)品定位，因此Cortex M0+核心主打的，也都是較為低階的應(yīng)用市場，例如物聯(lián)網(wǎng)市場。

目前包括NXP、Freescale等大廠，都已經(jīng)有M0+的產(chǎn)品線問世。至于中、高階的應(yīng)用市場，更有Cortex M3、M4等處理核心來滿足市場需求，包括NXP、ST、TI與Freescale等都早已推出相關(guān)產(chǎn)品線來卡位市場。

Cortex M0+處理器同時(shí)也可在無線網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備中，提供高效率通訊、管理和維護(hù)的功能，這也為物聯(lián)網(wǎng)打下更為深厚的基礎(chǔ)，同時(shí)它非常適用于工業(yè)和消費(fèi)性電子應(yīng)用。

聯(lián)網(wǎng)接口缺一不可

在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，『聯(lián)網(wǎng)』當(dāng)然是最重要的目的之一。也因此，MCU能否擁有聯(lián)網(wǎng)能力，就成為能否雀屏中選的指針。Atmel應(yīng)用工程師Jeff Tsai說，MCU最重要的周邊，就是I/O接口，以該公司的MCU產(chǎn)品為例，便擁有I2E（Interface to Ethernet）的功能，也就是MCU與以太網(wǎng)連接的接口，這讓該公司的MCU特別適合物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)。

Jeff指出，依據(jù)不同需求，MCU會(huì)支持包括I2C、SPI、RS232、USB與CAN等不同接口，這些接口已可滿足工業(yè)控制、消費(fèi)性電子裝置、遠(yuǎn)距醫(yī)療、數(shù)字家庭與物聯(lián)網(wǎng)等重要應(yīng)用市場。特別是針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)，由于范疇十分遼闊，擁有多樣化連接接口的MCU，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用上將更為有利。

結(jié)語

在物聯(lián)網(wǎng)的框架之下，鏈接、智能與處理，是三大最重要的指針，也就是鏈接世界、賦予智能、快速處理的物聯(lián)新時(shí)代。而新一代的MCU打著智能嵌入式大旗，提供更優(yōu)異的運(yùn)算效能，正好可以一舉滿足物聯(lián)網(wǎng)串連全世界的雄心。

當(dāng)然，在目前MCU普遍『泛ARM』的情況之下，如何做出差異化，讓自家MCU產(chǎn)品更有吸引力、更具賣點(diǎn)，將是各MCU大廠未來在前進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)一途上的重要課題。

智能商機(jī)引爆 微軟 全面布局

智能手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)可說是全球市場最受歡迎的消費(fèi)性產(chǎn)品，其具備連網(wǎng)、多媒體播放的功能，且能夠更聰明的滿足人們的需求，讓消費(fèi)者體驗(yàn)到智能化產(chǎn)品的便利性。如今，這股由智能手機(jī)掀起的智能風(fēng)潮也吹進(jìn)嵌入式系統(tǒng)，形成智能系統(tǒng)。

Windows Embedded 8上市 鎖定智能系統(tǒng)市場

智能系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣泛，從零售業(yè)、制造業(yè)、金融服務(wù)業(yè)、醫(yī)療、汽車等行業(yè)都可以透過智能系統(tǒng)，增加工作效率。微軟Windows Embedded產(chǎn)品管理總監(jiān)John Doyle指出，在微軟的服務(wù)器、平板計(jì)算機(jī)、PC、智能電話四大主要業(yè)務(wù)中，其設(shè)備數(shù)量加總起來還未及嵌入式智能系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量，「毫無疑問的，嵌入式設(shè)備將有機(jī)會(huì)變成微軟最大的業(yè)務(wù)，這也意味著未來幾年將有巨大的發(fā)展機(jī)遇?！?br />
「這些數(shù)據(jù)就像是一種貨幣，將對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)帶來巨大的影響，」John Doyle說到，但是該如何管理這些數(shù)據(jù)，并從大規(guī)模的數(shù)據(jù)庫中，實(shí)時(shí)找到適合的數(shù)據(jù)，將之轉(zhuǎn)換為具有價(jià)值的數(shù)據(jù)，進(jìn)而提升業(yè)務(wù)生產(chǎn)效率，就必須得仰賴嵌入式系統(tǒng)才能夠完成。也因此，垂直解決方案供貨商意識(shí)到，光只有嵌入式設(shè)備還不夠，還必須讓它具備智能且可管理的功能。

因此，未來智能系統(tǒng)市場龐大，John Doyle指出，即使現(xiàn)在還未使用智能系統(tǒng)的終端客戶，未來也將會(huì)往智能系統(tǒng)邁進(jìn)，而Windows Embedded 8的發(fā)表即是為此作準(zhǔn)備，同時(shí)也推動(dòng)產(chǎn)業(yè)朝向智能系統(tǒng)發(fā)展。

六大屬性建構(gòu)智能系統(tǒng)

然而，要建構(gòu)一套有效的智能系統(tǒng)過程相當(dāng)復(fù)雜，除了要有嵌入式設(shè)備外，還得確保這些設(shè)備彼此之間、并和整個(gè)企業(yè)能夠互相鏈接，過程中將會(huì)產(chǎn)生多方面的要求。為此，微軟和同樣致力于推動(dòng)智能型嵌入式系統(tǒng)的英特爾及 IDC 等合作伙伴共同制定智能系統(tǒng)的六大屬性，包括互聯(lián)性、安全性、身分認(rèn)證、可管理性、用戶體驗(yàn)及分析能力。

以可管理性來說，智能系統(tǒng)依照不同行業(yè)而有不同的生命周期，從5年、10年甚至到30年都有可能，管理上的靈活性及高度整合性顯得更為重要。

為了提供容易管里的平臺(tái)，微軟將Windows Embedded的開發(fā)流程統(tǒng)一且單一化，不管是PC、手機(jī)、平板或不同行業(yè)的特殊設(shè)備在基礎(chǔ)開發(fā)流程上都是一樣的，而其關(guān)鍵點(diǎn)就在于Visual Studio。Visual Studio立足在裝置與云端架構(gòu)之上，可以建立分布式應(yīng)用程序，讓研發(fā)人員即可在單一的平臺(tái)上進(jìn)行從裝置到云端的建置工作。

因此同樣的，客戶也可以透過一個(gè)管控平臺(tái)，管理各種不同的設(shè)備。讓IT人員面對(duì)這些長短不一的生命周期時(shí)，可以簡單的對(duì)上市的所有設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行管理。
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