将MCU与MPU结合：集性能、控制、通信于一体的MCU新品

近年来，工业和汽车行业逐渐强调“实时控制”这一概念，而在智能制造逐渐落地之时也对时间敏感这一特性开始有了新的追求。

日前，TI（德州仪器）针对现代电子系统对MCU（单片机）产品性能、实时控制能力及通信多样性的要求下，发布Sitara™ AM2x MCU产品。

突破设计瓶颈：MCU与MPU相结合

根据德州仪器 (TI) 中国区嵌入式与DLP®应用技术总监师英的介绍，之所以发布此次新品源于行业发展愈发增长的需求。具体来说，在性能上新兴应用需要更高等级的系统集成和边缘智能，在控制上工业和汽车系统依赖实时控制和决策，在通信上分布式通信和自动化趋势需要更高的网络带宽。

因此，Sitara AM2x MCU应对的是以上的性能、控制、通信的挑战。事实上，Sitara这一系列产品线一直以来在工业领域广泛应用，且拥有悠久的历史。

AM2x作为Sitara系列下全新推出的MCU，兼具处理器级计算性能和MCU的设计简易性，集成了实时处理、控制和通信功能，同时易于获取的工具和软件有助于简化开发流程。数据显示，相比于基于闪存的 MCU，工程师可以利用的处理能力提高了10倍。

从技术角度来看，AM2x是利用传统MCU与传统MPU相结合实现以上表述的特性。师英告诉记者，TI将高性能的ARM内核CPU、高性能RAM和DDR、信号处理加速器、工业通讯这种高速实时总线的接口联合在一起，再加入实时外设及功能安全和信息安全，设计出AM2x系列的处理器。

那么，既然这款产品特性分别取自MCU和MPU，TI为何又将它界定为MCU？师英为记者解释，传统的界定方式中，MCU是将CPU、Flash、RAM和各种外设集成在单片芯片上，MCU适合处理某项单一任务；而MPU的CPU，包括CPU的运行和取值，对于内存管理的架构是完全不一样的，从应用上来讲，MPU在很多场合下需要在较复杂的操作系统上运行。

“但是我想澄清一下，现发布的 Sitara AM2x系列产品兼具处理器级的高性能和MCU的设计简易性，是不同功能和外设的合体。AM2x系列主要是应用于需要高速运算，实时控制，实时通讯等场景。”

应对特定场景：一个MCU胜任所有要求

实际上，观察行业实现TSN（时间敏感性网络）的不同方法很多，包括FPGA、ASIC等。AM2x则是强调在一个MCU上可实现处理、控制和联网功能，根据师英的解释，通过这种集成方式可以解决一些特定应用场景下的设计挑战，还可以帮助客户将整个系统的设计成本和设计的复杂性降低下来。

具体来说，AM2x拥有以下特性：

1、高性能处理：高达800MHz的单核或多核处理器在实现快速计算的同时，保证小于1W的低功耗；

2、实时控制：AM2x利用集成的信号处理加速器和先进的模拟、控制和通信外设能够实现控制、工业通讯和智能化；

3、工业通信：全面支持 Ethernet/IP、EtherCAT、Profinet、IO-Link 主站和千兆以太网等常见协议，客户无需支付任何第三方额外费用使用这些SDK协议，也可选择SDK之外其他第三方协议；

4、安全性：产品符合工业和汽车市场的安全要求，并能够实现超高的系统安全等级（SIL 3或ASILD）；

5、易用性：AM2x不仅将所有的功能和性能都集成在一个芯片内，也提供了大量简单易用的开发工具和生态系统，支持各种协议栈或是第三方工具。

本次发布会上，TI宣布发布AM2xMCU系列第一款产品型号AM243x，包括17mm × 17mm或11mm × 11mm封装的AM2431、AM2432、AM2434三个不同变种的预量产版。

根据师英的介绍，AM243x中拥有最多4个Cortex-R5F的CPU内核，由4个R5F内核和内部加速器和协处理器总共可以提供高达6000DMIPS的计算能力，且在6000DMIPS的运算下芯片功耗不会超过1W。

记者注意到，AM243xMCU在运算核心上主要是Cortex-R5F、Cortex-M4F和加速器的组合。通常来说Cortex-R处理器侧重于实时性和安全性，这也是产品实现实时控制和安全性的主要源泉；Cortex-M处理器则侧重于超低设计面积和超低功耗上，主要用于产品的协处理。

另外，产品采用外接闪存，内部没有集成闪存。据记者了解，扩展外部闪存接口是通用接口，只要符合业界标准的闪存均可接入工作。另外，芯片上集成了完整的安全机制，包括Security Boot和加密的加速器。客户利用该芯片设计系统时，可以根据系统信息安全的设计目标，来灵活配置内置安全模块或外部闪存安全模块。

聚焦客户需求：易于使用的MCU产品

AM2x系列定位在工业自动化、PLC、电机控制、机械臂、机器人或工业多协议这种广泛的高速通讯接口的一些应用。这些场景中虽已有很多产品，但再面对日益增长的工业电子系统设计需求下，传统MCU是无法满足的。在面对既需要实时控制，又需要高速运算和高速实时通讯的产经下，AM2x让客户拥有一个灵活简单高性能的选项。

作为一款MCU产品，工程师的开发体验是至关重要的，AM2x真正做到了简单易用。师英告诉记者，TI会提供基于AM2x系列产品的FreeRTOS实时操作系统及各种驱动，工业多协议或电机驱动，各种特定应用场合的软件包支持。

当然，AM2x作为一款通用MCU，还可以运行各种形式的软件，大家也可以选各种不同级别和规模的RTOS。

值得一提的是，AM2x产品在TI官方网站上不仅提供丰富的示例代码和设计资源，也提供完整的产品在线培训学习系统，名为MCU+ Academy。这个系统下，工程师可以自己定义要学习的课程和内容进度，完成对于处理器、配套的工具和SDK的学习，并配套测验、编程练习和任务练习。

师英告诉记者，在面对多变复杂的应用场景，越来越多的需求会将高速计算处理能力、实时控制、实时高速通信、功能安全和信息安全等功能进行集成，很多工业甚至汽车的应用场景已出现，基于这样的市场需求TI会为客户提供更多的设计选项。

无线连接在工业汽车中愈发重要，Sitara系列是否会向此方面进发？面对记者的提问，师英表示，“首先是看应用场景的需求，在我们的客户或者是市场的应用场景里，TI还是会一直收到各种各样的关于功能和接口的需求。另外从TI的角度来看，无线或有线的技术我们都是具备的。对于TI来讲，可以非常容易就实现一个高集成度、高灵活度的产品。我们致力于定义和设计适合不同应用场景的产品，所以如果未来市场有这样的需求，我们不排除这种可能性。”

记者注意到，此前TI曾发不过Sitara AM64x系列，也聚焦于实时控制上，不过定位上略有区别。根据师英的介绍，AM2x可以提供免费的RTOS，这个SDK是完整免费的，同时AM2x也可在没有操作系统的情况下运行，基于用户自己的任务调度系统，或是直接的计算器控制来运行。AM2x的设计目标是与实时操作系统一起工作或在没有操作系统的情况下工作。这符合MCU客户的期望——易于使用，没有高级操作系统的复杂性。AM64x使用A系列Arm内核和Linux等高级操作系统 (HLOS)，而Sitara AM2x系列MCU通常使用R系列或M系列的Arm内核。

总结来看，TI一直以来聚焦行业需求，SitaraAM2xMCU就是这样一款易于使用且顺应客户需求的产品。反观Sitara的整个产线，从复杂到简单，客户的选择将会非常灵活。