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        從三個(gè)時(shí)代的變遷看物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的MCU

        2015-03-25 14:17:15北京航空航天大學(xué)何立民
        關(guān)鍵詞:體系結(jié)構(gòu)嵌入式總線

        北京航空航天大學(xué) 何立民

        從三個(gè)時(shí)代的變遷看物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的MCU

        北京航空航天大學(xué) 何立民

        探討物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的MCU,是一件十分有意義的事。因?yàn)閺?976年MCU誕生至今,MCU已有近40年歷史??纯碝CU的過(guò)去,才有可能深刻地了解物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的MCU,進(jìn)而預(yù)測(cè)MCU的未來(lái)走向。

        我們可以將40年來(lái)MCU的演化劃分成三個(gè)時(shí)代。用眼下時(shí)髦的劃分辦法,不妨將它們稱(chēng)為 MCU1.0、MCU2.0、MCU3.0時(shí)代。

        MCU1.0時(shí)代,是MCU誕生與傳統(tǒng)電子系統(tǒng)的智能化改造時(shí)代,亦稱(chēng)單片機(jī)時(shí)代;MCU2.0時(shí)代,是智能化電子系統(tǒng)的創(chuàng)新時(shí)代,又稱(chēng)嵌入式系統(tǒng)時(shí)代;MCU3.0時(shí)代,是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的創(chuàng)新服務(wù)時(shí)代,也是智能化電子作為獨(dú)立產(chǎn)業(yè)逐漸淡出的時(shí)代。

        MCU1.0時(shí)代

        1976年MCS-48誕生,標(biāo)志著MCU1.0時(shí)代的到來(lái)。MCU最初的稱(chēng)謂是Single-Chip Microcomputer,后迅速正名為Single Chip Microcontroller或 Microcontroller unit,簡(jiǎn)稱(chēng)Microcontroller。MCU誕生后,迅速進(jìn)入到傳統(tǒng)電子技術(shù)領(lǐng)域,掀起了傳統(tǒng)電子系統(tǒng)的智能化改造熱潮,各行各業(yè)的電子工程成為MCU應(yīng)用的主要群體。為適應(yīng)這樣的智能化改造,MCU以系統(tǒng)配置、外圍接口技術(shù)為主,迅速完善了MCU的體系結(jié)構(gòu)與功能單元間的內(nèi)部總線通信問(wèn)題。單總線、I2C總線、SPI總線是這一時(shí)期最著名的三個(gè)系統(tǒng)內(nèi)串行總線。1980年推出的MCS-51成為MCU的經(jīng)典體系結(jié)構(gòu),MCS-51的4個(gè)外部交互通道,至今成為物聯(lián)網(wǎng)底層與物理對(duì)象連接的經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)。

        MCU2.0時(shí)代

        MCU的2.0時(shí)代大致始于21世紀(jì)初,是MCU嵌入式應(yīng)用的大發(fā)展時(shí)代,也是MCU的嵌入式應(yīng)用創(chuàng)新時(shí)代。這一時(shí)期的MCU應(yīng)用呈現(xiàn)了三大特點(diǎn)。

        ①傳統(tǒng)電子系統(tǒng)發(fā)展成熟后,開(kāi)始了智能化電子系統(tǒng)創(chuàng)新運(yùn)動(dòng),如數(shù)碼相機(jī)、MP3、PDA、電子書(shū)、智能手機(jī)、汽車(chē)電子、智能家居以及各種類(lèi)型的移動(dòng)終端等一批全新智能化電子系統(tǒng)也相繼誕生。

        ②MCU產(chǎn)品完成了1.0時(shí)代半導(dǎo)體廠家的百花齊放,到知識(shí)產(chǎn)業(yè)公司ARM一枝獨(dú)秀的變革。

        ③MCU應(yīng)用系統(tǒng)完成了從單機(jī)到分布式多機(jī)(RS-422、RS-485),總線多機(jī)(CAN總線、現(xiàn)場(chǎng)總成),局域網(wǎng)多機(jī)(藍(lán)牙、ZigBee、WiFi)的發(fā)展變革。

        最終,在嵌入式系統(tǒng)普遍實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)的接入技術(shù)后,迅速將互聯(lián)網(wǎng)演化成物聯(lián)網(wǎng),使MCU進(jìn)入到3.0的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)時(shí)代。

        MCU3.0時(shí)代

        物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,是MCU3.0時(shí)代,是MCU的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)時(shí)代,它與物聯(lián)網(wǎng)同時(shí)誕生。物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生是嵌入式系統(tǒng)從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)順理成章的結(jié)果。物聯(lián)網(wǎng)誕生,標(biāo)志著獨(dú)立的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)時(shí)代結(jié)束。

        回到“物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的MCU應(yīng)該什么樣”這一話題。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代是MCU3.0的嵌入式系統(tǒng)服務(wù)時(shí)代。MCU的主流技術(shù),應(yīng)該是發(fā)展各種物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用為主線的平臺(tái)化技術(shù),如滿足物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用的產(chǎn)品平臺(tái)、實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)流通信的交互平臺(tái)、利于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的軟硬件平臺(tái)等。從近年來(lái)半導(dǎo)體廠家技術(shù)轉(zhuǎn)型中可以明顯地看出這種變化。

        恩智浦的近距離無(wú)線通信(NFC)技術(shù)、基于ZigBee 和JenNet無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的智能照明整體方案模塊Light-PRO,以及基于高精度計(jì)量MCU+靈活的處理器平臺(tái)的智能能源系統(tǒng)。NFC技術(shù)提供極高的安全性和便利性,使嶄新的互動(dòng)方式成為可能,現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)移動(dòng)用戶可方便地實(shí)現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用,個(gè)人設(shè)備可與物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)安全、無(wú)縫的連接。

        飛思卡爾攜手Oracle和ARM定義了一個(gè)可擴(kuò)展、基于標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)。其展示的“一體化盒子”解決方案的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)平臺(tái),可加快物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)部署,為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的交付創(chuàng)建一個(gè)安全、標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放的基礎(chǔ)設(shè)施模型。

        TI推出的面向MCU平臺(tái)、基于搶占式多線程內(nèi)核的完整實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)TI-RTOS,可為T(mén)I全部MCU產(chǎn)品系列提供統(tǒng)一的嵌入式軟件平臺(tái);推出的C2000的太陽(yáng)能微型逆變器開(kāi)發(fā)套件,將簡(jiǎn)化太陽(yáng)能發(fā)電應(yīng)用的設(shè)計(jì);Sitara AM335x工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)套件(SDK)的投入,將有力地推動(dòng)工業(yè)4.0的發(fā)展;

        從這些知名廠家推出的典型產(chǎn)品與技術(shù)中,可以清晰地看到物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,即以物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)服務(wù)為主流的MCU技術(shù)時(shí)代。

        楊迪娜

        2015-01-26)

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