当前位置:首页 > 工业控制 > 电子设计自动化
[导读]越来越多的系统设计或整机制造企业意识到,要保证产品的创新或是独特性,必须要有自家独特的设计。如果是能够在核心的控制芯片或是处理芯片,采用自家专有的技术,同时还能降低对供应商的依赖或是材料成本,这将会是在市场上取得成功的重要,甚至是关键的因素。

越来越多的系统设计或整机制造企业意识到,要保证产品的创新或是独特性,必须要有自家独特的设计。如果是能够在核心的控制芯片或是处理芯片,采用自家专有的技术,同时还能降低对供应商的依赖或是材料成本,这将会是在市场上取得成功的重要,甚至是关键的因素。

在本文中,笔者很乐意来分享一个无人机市场上,一家方案公司自己设计开发MCU的故事,给大家一些启发。

在过去的一年中,玩具级无人机的出货增长逐渐放缓,在澄海众多玩具无人机厂商激烈的低成本竞争中,玩具无人机对于方案商的要求不断增加。玩具无人机不仅能手控各种飞行,还要增加越来越多的功能,包括拍摄高清视频、远距离无线视频传输、甚至还要配有简单的云台。最后价格还要定在1000元以下。这对于无人机的上游方案公司来说,要保持出货量,就必须不断地增加功能,同时还要降低成本。

“能够降一毛钱,对于我们的BOM成本来说都很重要。价格越低的方案,成本压力越大,因为低价格的方案往往出货量更大。”一位深圳的方案公司研发老总C先生对电子工程专辑表示。

业内人士估计,2016年玩具级无人机中国厂商的出货量在3千万至5千万台,现在主要由深圳的为数不多的方案公司在主打这个市场。由于技术不断升级更新,原本很多的方案公司,逐渐选择退出。原因一方面是研发与设计人才,不断地被无人机龙头企业挖走,培养新的人才根本很难适应。“我们来不及培养一个新人去做出有竞争力的方案,老的工程师现在根本留不住。”一家退出市场的方案公司老板苦笑着感叹说。

进入2017年以来,玩具级无人机的市场增长放缓也是很多方案公司选择退出的原因。客户少了,再增加投入的意义不大。

但在这个时候,有一家深圳的方案公司,却选择去开一颗ARM Cortex-M0的MCU。设计上,他们采用了设计外包,一个几个人的内地开发团队,几十万的流片费用,看起来是可以承受的范围内。毕竟,如果这颗芯片成功了,今后所有的方案都有机会采用自家的芯片了。“一方面可以解决市场缺货的问题,另一方面以后自己的方案要增长新的功能,就可以用自己定制化的MCU,成本降下来的同时,用起来还更省心。”C先生解释说。

也许在很多个成熟的应用市场,都已经被中国本土公司设计的芯片渗透进来。这得益于中国本土IC设计人才在过去十几年中,在与客户接触的过程中,了解到了客户的需求。同时,还在参与到外资芯片公司IC设计的项目中,积累了很多的经验。

现在很多公司的老板常说的一句就是:“不行咱们就自己开一颗。”也许在深圳的电子企业,或者是更广泛的消费类电子产品制造企业里,越来越多的公司会选择采用ARM授权的IP,来自主开发MCU,甚至更高端的芯片。

ARM公司特别推出了一个基于Cortex-M0的在线设计平台“Design Start”。除了有易用的设计工具、丰富的IP与专家社群资源,也提供低成本的原型制作与低门坎授权条件,能在使用者将创意化为实际量产成品的过程中提供充分的协助。

常用单片机系列

1.8051系列单片机

Intel公司于1980年推出8位的高性能8051单片机,在工业控制领域引起不小的轰动,并迅速确立了其不可动摇的地位。之后不久,Intel公司彻 底开放了8051单片机的技术,引来世界上很多半导体厂商加入了开发和改造8051单片机的行列中,这其中贡献最大的有Philipe公司,它着力发展了 单片机的控制功能和外围单元;Atmel公司,它在单片机内部植入了Flash ROM,使得单片机应用变得更灵活,在我国拥有大量的用户;ADI公司,它推出的AduC8 xx系列单片机,在单片机向SOC发展的模/数混合集成电路发展过程中扮演了很重要的角色;Cygnai公司,它采用一种全新的流水线设计思路,使单片机 的运算速度得到了极大的提高,在向SOC发展的过程中迈出了一大步。

目前8051系列单片机各生产厂商的主流产品有几十个系列,几百个品种。尽管其各具特色,名称各异,但作为集CPU、RAM、ROM(或EPROM)、 I/O接口、定时器/计数器、中断系统为一体的单片机,其原理大同小异。现以Intel公司的系列产品为例,说明其各系列之间的区别。

Intel公司从其生产单片机开始,发展到现在,大体上可分为3大系列: MCS-48系列、MCS-51系列、MCS-96系列。该3大系列的性能简介见表1。

表1 Intel单片机系列性能简介

这里,我们仅对MCS-51系列作一简要介绍。MCS-51系列单片机虽已有10多种产品,但可分为两大系列:MCS-51子系列与MCS-52子 系列。 MCS-51子系列中主要有8031、8051、8751 三种类型。而MCS-52子系列也有3种类型8032、8052、8752。各子系列配置见表1.2所示。

表1.2中列出了MCS-51系列单片机的两个子系列,在4个性能上略有差异。 由此可见,在本子系列内各类芯片的主要区别在于片内有无ROM或EPROM;MCS-51与MCS-52子系列间所不同的是片内程序存储器ROM从4 KB增至8 KB;片内数据存储器由128个字节增至256个字节;定时器/计数器增加了一个;中断源增加了1~2个。另外,对于制造工艺为CHMOS的单片机,由于采用 CMOS技术制造,因此具有低功耗的特点,如8051功耗约为630 mW,而80C51的功耗只有120 mW。

其它单片机

当很多公司在改造MCS-51系列单片机的同时,世界上一些有影响力的大公司也在开发自己的单片机,比如Motorola、TI、Microchip、OKI、Epson等。这些单片机的指令系统和内部结构都和MCS-51系列单片机不同,功能也各有千秋。

(1)Motorola的单片机

Motorola是世界上最早开发单片机的著名厂商,是目前全球最大的8位单片机生产商。现在已经拥有8位、16位和32位约十几个系列的单片机,这其中 8位机主要有68HC05、68HC08和68HC11等3个系列;16位机主要有HCS12、68HC12、DSP56800和68HC16等4个系 列;32位机主要有Coldfire的MC683xx、MCORE、MPC500和MCF5 xxx等系列。Motorola单片机的功能一般都很强,进入我国的时间也很早,在单片机应用领域有很高的威望,但由于其开发工具价格较高,影响了普及率。

(2)Microchip公司的PIC单片机

Microchip公司是当今世界上第二大8位单片机生产商,Microchip单片机在我国也有比较多的用户,近几年随着Microchip不断推出颇 具特色的各型单片机,Microchip已越来越受到业界的广泛关注。目前,市面上比较常见的单片机主要有以下3个系 列:PIC12C5xxx/16C5x系列,这两个系列的单片机是PIC单片机中的低端产品,其中PIC16C5x系列是最早在市场上得到发展的系列,因其价格较低,且有较完善的开发手段,因此在国内应用最为广泛;而PIC12C5xx是世界上第一个8脚低价位单片机,可用于一些对单片机体积要求较高的简 单智能控制领域,前景十分广阔。PIC12C6xx/ PIC16Cxxx系列是PIC中档产品,是Microchip近年来重点发展的系列产品,品种最为丰富,其性能比低档产品有所提高,指令周期可达到 200ns,增加了中断功能、带A/D、内部E2PROM数据存储器、双时钟工作、比较输出、捕捉输入、PWM输出、I2C和SPI接口、异步串行通信 (USART)、模拟电压比较器及LCD驱动等,其封装从8脚到68脚,可用于高、中、低档的电子产品设计中,适合于高级复杂系统的开发,其性能在中档位单片机的基础上增加了硬件乘法器,指令周期可达成160ns,它是目前世界上8位单片机中性价比最高的机种之一,可用于高、中档产品的开发,如马达控制、音调合成。

(3)TI(Texas Instruments)公司的MSP430单片机

TI公司是闻名全球的DSP制造商,但其前几年才推出的MSP430系列16位单片机同样在业界掀起不小的波澜。MSP430系列单片机最突出的特点是低电压供电和超低功耗,非常适合应用于采用电池长时间工作的场合。电压范围为1.8~3.6V;在1MHZ2.2V下,活动模式功耗为225μA,待机模式 功耗为0.8μA、掉电模式功耗为0.1μA。在这个系列中有很多个型号,它们是由一些基本功能模块按照不同的应用目标组合而成的。MSP430系列单片 机的CPU采用16位RISC精简指令系统,集成有16位寄存器和常数发生器,发挥了最高代码效率;它采用数字控制振荡器(DCO),使得从低功耗模式到 唤醒模式的转换时间小于6μs;内部集成了A/D转换器,工业应用方便;其中MSP430x41x系列设计有一个16位定时器、一个比较器、96段LCD 液晶驱动器和48个通用I/O口。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

(全球TMT2022年9月27日讯)新思科技近日宣布推出业内首款基于其ZeBu® EP1硬件仿真系统的硬件仿真与原型验证统一硬件系统,致力为SoC验证和前期软件开发提供更高水平的性能和灵活性。新思科技ZeBu...

关键字: 硬件仿真 新思科技 硬件系统 编译

该统一硬件提供灵活的容量,既可为硬件验证提供更快的编译,又可为软件开发提供更佳的性能 加利福尼亚州山景城2022年9月27日 /美通社/ -- 新思科技(纳斯达克股票代码:SNPS)近日宣布推出业内首款基于其ZeBu&...

关键字: 芯片 硬件仿真 新思科技 软件开发

对于功能验证,思科做了几件事。它为前门初始化设计了一个测试平台。它采用了所有的 C++/System C 测试检查器和模拟检查,甚至是实时检查,并将它们移植到仿真器中。它还使用 Mentor 的以太网数据包生成器监视器...

关键字: 硬件仿真 网络设计

为网络应用设计 ASIC 面临着独特的挑战。一是这些设备的带宽和延迟性能测试比其他类型的 IC 所需的仿真周期要长得多。当然,扩展模拟会减慢整个设计过程。为了解决这些问题和其他问题,思科工程师采用了将仿真与仿真相结合的做...

关键字: 硬件仿真 网络设计

Dynamic Duo 2.0已经获得了来自NVIDIA、AMD和Arm的高度赞赏,他们在实践中均获得了大幅的硅前效率提升。张永专表示当前中国本土的很多芯片厂商也对Dynamic Duo 2.0非常感兴趣,Cadence...

关键字: cadence EDA 硬件仿真 原型验证

我们在利用jlink或其他仿真器对串口中断处理函数的数据接收进行仿真时,如果在中断函数中设置了断点,我们向串口发送数据端会采用逐个字节发送而不能采用一次性发送多个字节,当然从广义上来讲,你一次发那么多字节我

关键字: STM32 硬件仿真 中断处理函数

根据国家建设民航强国的需要,国内对飞机模拟机的需求不断增大,但目前国内模拟机研制规模不能满足日益增长的市场需求,若引进国外模拟机,则不仅成本高昂,且不利于技术掌

关键字: can总线 模拟器 电源技术解析 硬件仿真

一、软件仿真Keil有很强大的软件仿真功能,通过软件仿真可以发现很多将要出现的问题,Keil的仿真可以查看很多硬件相关的寄存器,通过观察这些寄存器值的变化可以知道代码有没有正常运行。这样可以避免频繁下载程序,

关键字: keil 硬件仿真 软件仿真

多年来一系列的改进使得 HDL 软件仿真器变得愈加完美。现在,它是一款不可限量的工具,是设计验证和假设分析中必不可少的工具,但其还是有自身的局限性,即设计规模不能超过 1 亿个 ASIC 等效门。这种限制较为随意,事实上...

关键字: 硬件仿真 软件仿真

SkyEye是一个开源软件(opensource software)项目,中文名字是“天目”。SkyEye的目标是在通用的Linux和Windows平台实现一个仿真集成开发环境,模拟常见的嵌入式

关键字: ARM 嵌入式开发 硬件仿真 设计教程
关闭
关闭