Silicon Labs拓展ARM单片机市场,解决设计挑战
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2003年,Silicon Labs通过收购Cygnal Integrated Products,成功进入MCU领域。同时结合了Silicon Labs在接口等模拟混合信号接口上的优势,推出了一系列独特的基于8051内核的单片机产品,其中包括带有USB、触摸、射频的MCU,同时也包括低功耗MCU。
一直以来,Silicon Labs所从事的都是8位单片机的开发,而现在随着ARM的广泛应用,公司开始拓展在ARM架构下的产品,正式推出Precision32单片机。公司单片机产品线总经理Mike Salas表示,正是看中ARM在生态链上的完整布局,大多数工程师可以很容易的上手。
而对于公司为何现在推出M3架构的单片机而不是直接采用M4内核,Salas表示,Precision主要面向客户是便携医疗装置,销售终端外设、电机控制、条码扫描仪、光学触摸屏接口、传感控制器以及家庭自动化系统等,这些终端设备并不需要高密度的数据处理,而M4内核更多的是偏向于DSP的高性能计算,所以在这些产品中,M3就已经足够了。当然,我相信Silicon Labs也在开发基于M4内核的单片机,只是先用M3试水而已。
和手机处理器不同,嵌入式市场从来就不是军备竞赛,用户选择迁移平台也非常谨慎。所以Salas认为,尽管有公司早在几年前就开发了M3内核单片机,但时至今日, M3市场仍未饱和,还拥有大量的8位、16位单片机潜在用户,同时由于很多32位单片机厂商目前所作的只是Design in阶段,Silicon Labs完全有能力获得M3的市场份额。
其实Silicon Labs在推出8051单片机时,8051的市场已经延续了十余年,Silicon Labs仍然可以取得10亿颗以上的出货量,足以见得一颗经典的内核对于MCU的影响有多重要。如果M3内核可以如8051一样经典,那么Silicon Labs晚个两三年推出产品也丝毫不会受到影响。
Precision32:解决设计中的八个挑战
Precision英文的意思是精确,Silicon Labs专门注册了该商标,足以见得对于32位单片机市场的重视。
Salas给出了单片机设计中的八个关键挑战,其中包括:开发时间、外设规划、模拟集成、系统级规划、成本、设计流程、功耗以及上市时间,并表示Precision32的独特魅力,就是能一举解决这八个挑战。
对于缩短开发周期,Silicon Labs开发了基于GUI的“AppBuilder”,用户可以利用图形化方式进行初始化及配置,具体的操作流程为:选择外设,添加/更改属性,设置时钟模式,配置引脚,之后便可由编译器直接生成Keil、IAR以及GNU源代码,开发者甚至无需阅读数据手册或学习寄存器设置便可上手。
对于外设规划,Silicon Labs开发了Crossbar专利架构,通过芯片内部的两个crossbar,可以连接任意I/O功能到不同引脚,这种灵活的I/O配置可以简化电路板设计,甚至减少PCB布线层。现在,大多数MCU也提供相应的管脚配置,但每个引脚上仅支持一种或两种功能,不如Crossbar灵活。另外用户可以利用AppBuilder进行引脚配置,避免造成引脚间的冲突,这也是其他MCU供应商没有提供的。
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对于模拟集成,实际上早在8位单片机市场中,Silicon Labs的数模混合就已经被业界所认可。Precision32包括2个12位ADC,最大28个通道,支持交错模式、可编程自动扫描模式和突发模式,2个比较器可根据用户需求选择低功耗或高性能模式,2个10位DAC利用缓冲器最高可支持12位模式。Salas特别强调,Precision的模拟特性适用于整个电压和温度范围。
对于系统级规划,Precision32内置振荡器,同时也可以利用USB时钟,这使其在频率选择上具有灵活性,同时内置片内电压调节器,以及DC-DC控制器,并且支持5V驱动I/O,用户在系统规划上,无需为此考虑过多。
对于成本,这应该是Precision32最大的卖点之一。Precision32内部集成了振荡器,电压调节器,LED背光控制器,高驱动输出,电容触摸传感器,USB PHY和模拟前端,根据Silicon Labs的官方资料,集成的模拟元器件最多可为用户节约1.34美元,而Precision32的定价则从2.2美元起,这对于成本敏感的嵌入式市场来说,无疑是一个较好的选择。
对于简化设计,Precision32内置6个高驱动能力I/O,能够直接驱动LED、MOSFET、蜂鸣器以及小电机,开发人员无需在板上设计驱动电路或附加元器件,大大简化了用户对于输出电路的设计。
对于功耗,正如文章开始所描述的,Silicon Labs在8位单片机中就以低功耗见长,32位产品亦是如此。在80MHz工作模式下,整个芯片功耗为22mA,而在休眠模式中,RTC启动时只有350nA,RTC停止时不足100nA,与德州仪器推出的MSP430不相上下。
对于加速产品上市时间,Silicon Labs除了提供AppBuilder之外,兼容Keil及IAR等第三方开发工具,同时也包括足够充分的软件库。开发套件包括入门级、增强型以及I/O扩展卡,RF扩展卡等一些功能。
Linley Group出具的报告显示,Precision32和主要竞争对手相比,具有一些独特的功能,包括crossbar、高驱动I/O以及电容式触摸屏接口,一切表明,这家以8位MCU擅长的厂商,做好了挑战32位单片机大佬们的准备。