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智能家居:MCU应用新蓝海

微控制器单元(MCU)被广泛应用在洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、电冰箱等多种家用电器中,进行电机控制、模拟传感器测量、前面板键盘控制以及在LED/LCD上显示结果等,这也使得家用电器成为MCU最大的应用市场。但是,与此同时,随着家电产品对质量和技术的要求越来越高,智能、高效、节能成为家电的发展趋势,为满足这类高级系统设计要求,MCU也面临着更多更新的要求。

家电节能:变频控制很重要

节能无疑是家电发展的主要方向,低功耗MCU正是迎合了这一需求趋势。对此,Silicon Labs微控制器产品市场总监Greg Hodgson表示:“低能耗的MCU对于电池供电的家用电器来说越来越重要。具备超低功耗技术的产品可以使设计人员降低系统的待机功耗。

不过,MCU在绿色家电中扮演的作用并不仅仅是降低自身能耗这么简单,更多是着眼于降低系统能耗。英飞凌科技汽车电子工业及多元化市场部高级经理王亦菁指出,家电领域的低功耗包括运行和待机功耗。相比手持设备,家电对于低功耗的要求并不是非常苛刻,其更关心的是如何在整个系统上实现节能,而非微控制器本身的功耗。英飞凌的微控制器XMC1000系列要应用于电机控制方面,关注整个系统的变频节能,同时其本身在运行功耗上也比较有优势。

降低家电的系统能耗,首先是着眼于电机能耗的降低。其中变频技术的控制将是发展的关键。东芝电子(中国)有限公司技术统括部长尾一幸表示,对于家电产品而言,相对于MCU自身功耗而言,产品整机的功耗更为用户所关注。

智能化:信息安全新课题

随着数字技术的蓬勃发展,家电产品智能化也开始为人们所津津乐道,尽管目前规模不大,但智能家电市场的广阔前景,及孕育的巨大市场机遇依然引人关注。对于MCU芯片厂商而言,如何紧贴市场需求、把脉消费者实际所需,显得更为重要。

Microchip亚太区家电解决方案部市场营销经理Alan Lee指出:“随着生活水平不断提高,家电需要超越最基本的功能,我们必将看到更多更智能的家电产品在市场上涌现。现在,我们已拥有将传统家电转变为智能设备所需的一切关键技术。例如,丰富多样的传感技术和联网技术等。”

如何保证信息安全将成为未来家电大量实现智能化之后面临的挑战,相关企业应当未雨绸缪。“智能家居的发展会给现有家电带来新的机遇和挑战,但网络连接既增加了便利性,也带来了可能的安全隐患,同时,家电产品可能会引入一些操作系统,这是以往的家电所不曾有的。因此安全接入将是未来需要解决的一大问题。”王亦菁表示。

“安全性在物联网的领域是非常重要的,当家里的设备都连上网络,虽然生活更加便捷,同时安全性的重要性愈发凸显。对安全性的考量是Marvell非常重视的一个方向,在我们的协议里面也加上了多层安全协议相关的技术。”Marvell副总裁兼移动及物联网事业部总经理Philip Poulidis也表示。

小家电:8位32位各有市场

小家电是家电市场中不可忽视的一部分。MCU在小家电的供电模块、界面模块以及功能执行模块中执行着重要功能。“目前8位MCU确实可以满足小家电的基本需求,但是,随着小家电也在追求智能、人性化、联网、节能,对更高性能MCU的要求也日益提高。在这种情况下,M0产品将更具优势。”王亦菁表示。

长尾一幸也认同这一判断:“由于替换成本和应用习惯,短时间内中国市场,8位微控制器仍然会拥有很大的份额。但由于ARM平台的可移植性和先进工艺带来的成本下降,ARM的M0/M0+正在不断蚕食原来8位和16位的市场。不久的将来,8位微控制器将无法满足家电的智能化需求。比如联网、人机界面。”

瑞萨电子(香港)有限公司通用和SoC产品中心统括经理王志航则认为,在中国小家电市场,8位和16位MCU仍然是主流平台。但是瑞萨也关注32位市场。在32位机市场,我们的RX系列在中国的电机控制领域和HMI应用都获得了很多客户的采用。

2014家用电器MCU优秀产品和解决方案

瑞萨RL78 MCU系列

低功耗性能优越

RL78族融合了R8C和78K(78K0,78K0R)两族产品的优势特性,实现了更低的功耗、更优的性能和更高的集成度,并可提供强大的移植路径。新产品采用了全新的RL78 CPU内核,该款内核以低功耗、高性能78K0R CPU内核为基础,整合了R8C族和78K族各种强大的外设功能,适用于包括电池供电设备和家用电器在内的大量应用。

RL78基于16位CISC架构,具有丰富的模拟外设功能,专门面向超低功耗应用,让用户能够以更低的成本构建小型、高能效系统。在运行效率达到1.39DMPS/MHz的前提下,RL78的运行功耗可以低至46μA/MHz;当开启实时时钟和低电压检测模式时,RL78的功耗为0.57μA。另外,RL78有三种低功耗模式(停止,暂停和贪睡),可以通过关闭某些CPU功能来最大化地延长电池寿命。独特的“贪睡”模式下,无需唤醒CPU来接收数据,允许某些外设功能(ADC, UART等), 与运行模式比较,可以实现十分之一的功耗。瑞萨电子的RL78低功耗特性已经获得了众多客户的认可,在遥控器、手持仪器、户用仪表等众多强调低功耗需求的应用中已被广泛采用。

微芯科技dsPIC系列

实现高性价比

目前,设计人员面临的挑战是以更低的成本创建性能更高的产品。凭借专门针对通用和电机控制应用而优化的特性和外设,dsPIC系列可以满足这些需求。器件利用对各种电机控制算法的支持,可实现低成本、无传感器电机控制设计;器件中的片上充电时间测量单元(CTMU)以及10位模数转换器(ADC)可实现智能传感器应用和mTouch容性触摸传感。三个新的接插模块(PIM)和一个单板电机控制入门工具包均支持这些器件,入门工具包包括容性触摸滑块和板上BLDC电机,便于设计人员创建针对家电(如洗衣机)、医疗(如输液泵)和工业(如交流感应电机)等市场的高性能应用。Microchip推出了几款全新开发工具,以帮助设计人员着手使用这些新器件。具备mTouch传感功能的电机控制入门工具包,包含一块电路板,该板具备一个BLDC电机、若干个容性触摸滑块和一个内置调试器。

责任编辑:慕容素娟


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