【導(dǎo)讀】2018年第一季度，TI針對(duì)工業(yè)和汽車領(lǐng)域先后推出一系列全新方案，讓客戶可以從感測(cè)、連接、處理及控制全方位進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)，搭建從傳感器到云端的自主系統(tǒng)。TI半導(dǎo)體事業(yè)部中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)吳健鴻從感知和測(cè)量、連接、處理及控制三個(gè)角度詳細(xì)介紹了應(yīng)用需求和TI提供的解決方案。

 

以工業(yè)環(huán)境為例，大型工廠里會(huì)有很多工業(yè)機(jī)器人等全自動(dòng)設(shè)備，需要實(shí)現(xiàn)和外部機(jī)器設(shè)備的連接。如果工廠里需要有人做控制，HMI觸摸按鍵或觸摸屏必不可少，也會(huì)有很多傳感器在不同的位置去搜集大量數(shù)據(jù)。這類應(yīng)用需要有很多傳感連接和不同的功能控制。

 

吳健鴻表示，在感知和測(cè)量方面，TI最新的MSP430 MCU適合很多不同的傳感應(yīng)用。例如TI去年推出了集成超聲波感應(yīng)模擬前端的MSP430FR60470，能夠有效提高智能水表的精度并降低其能耗。而在工業(yè)和汽車領(lǐng)域，高度智能化單芯片毫米波傳感器產(chǎn)品組合AWR1x和IWR1x則支持76-81GHz，可以依據(jù)不斷變化的情況與條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

 

新推出的MSP430FR2512和MSP430FR2522 MCU可為暴露于電磁干擾、油、水和油脂的應(yīng)用提供經(jīng)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）61000-4-6認(rèn)證的電容式感應(yīng)MCU解決方案。吳健鴻表示，這些新型MCU的功耗比競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品低五倍，特色在于支持接近感應(yīng)和透過(guò)玻璃、塑料和金屬覆蓋層觸摸。很多工業(yè)應(yīng)用環(huán)境比較苛刻，需要按鍵使用壽命超過(guò)五年、甚至十年，這種情況下金屬觸摸屏非常適合。很多工業(yè)領(lǐng)域的客戶邀請(qǐng)TI跟他們?nèi)ヅ浜祥_(kāi)發(fā)金屬面板的觸摸，電梯樓層控制面板就是MSP430FR2512的成功應(yīng)用之一。

 

TI的應(yīng)用工程師講解了他們?cè)趀mbedded world大會(huì)上的展示。在龍頭一直沖水的情況下，采用MSP430FR2522 MCU的面板能夠確保零誤觸發(fā)，而用戶仍然可以與設(shè)備進(jìn)行交互。這意味著對(duì)于可能會(huì)暴露在有水或潮濕環(huán)境中的大小型裝置、電動(dòng)工具甚至藍(lán)牙型揚(yáng)聲器而言，MSP430FR2522是絕佳的選擇。

 

圖1：采用MSP430FR2522 MCU的面板暴露在有水的環(huán)境仍能確保零誤觸發(fā)

 

在處理和控制方面，當(dāng)客戶搜集很多數(shù)據(jù)之后，有可能需要在云端做一些運(yùn)算。實(shí)時(shí)攻擊發(fā)生時(shí)，需要實(shí)時(shí)去做運(yùn)算，同時(shí)很快去執(zhí)行一些處理和控制。基于這個(gè)原因，有很多的算法都是需要在本地進(jìn)行的。TI提供DSP及一些有帶DSP內(nèi)核的MCU，如Sitara處理器，供客戶選用。

 

除此之外，TI還有一個(gè)帶DSP內(nèi)核專門針對(duì)實(shí)時(shí)攻擊的C2000 Piccolo MCU F28004x。之所以現(xiàn)在很多控制領(lǐng)域都采用C2000平臺(tái)，是因?yàn)槭腔贒SP內(nèi)核，還有一個(gè)速度很快的ATC轉(zhuǎn)換器，可以快速搜集數(shù)據(jù)。

 

F28004x功耗比以前的Piccolo設(shè)備降低60％；可選的片上DC/DC轉(zhuǎn)換器可將功耗降低70％，采用TI第四代高分辨率脈寬調(diào)制定時(shí)器技術(shù)采用先進(jìn)的高頻開(kāi)關(guān)技術(shù)，可有效提高效率和功率密度。除此之外，這一器件將輸入、輸出和內(nèi)部資源相結(jié)合，可以靈活地支持控制和保護(hù)機(jī)制。它的新功能包括：嵌入式實(shí)時(shí)分析和診斷單元強(qiáng)化了調(diào)試功能，超高速串行接口提高了隔離范圍內(nèi)的波特率，靈活的引導(dǎo)模式使開(kāi)發(fā)人員能夠減少或消除引導(dǎo)模式引腳，非常適合很多成本比較敏感的電容攻擊或者電機(jī)攻擊。

 

談到連接，在工業(yè)領(lǐng)域有一些不同于消費(fèi)領(lǐng)域的連接需求，TI有很完整的方案可以提供給客戶。無(wú)論是無(wú)線、有線的工業(yè)的通訊SimpleLink MCU平臺(tái)都能覆蓋。

 

日前，TI推出SimpleLink家族的第六代產(chǎn)品，這些新器件為Thread、Zigbee、Bluetooth 5和Sub-1 GHz提供業(yè)界領(lǐng)先的低功耗和同時(shí)運(yùn)行多協(xié)議多頻段連接。據(jù)吳健鴻介紹，新一代產(chǎn)品的共同點(diǎn)是采用性能更高的ARM Cortex-M4內(nèi)核，并有更大的Flash存儲(chǔ)空間。新型無(wú)線和主MCU在行業(yè)中持續(xù)實(shí)現(xiàn)最低功耗，在紐扣電池中使用壽命超過(guò)10年。值得一提的是，CC13x2和CC26x2無(wú)線MCU為以下加密協(xié)議提供新的安全硬件加速器：AES-128/256、SHA2-512、橢圓曲線加密（ECC）、RSA-2048和真隨機(jī)數(shù)生成器（TRNG），有效提升了無(wú)線連接的安全性。

 

在Embedded world大會(huì)上，TI的應(yīng)用工程師也演示了基于SimpleLink MCU搭建的從傳感器到云端的整個(gè)系統(tǒng)。以家庭和樓宇自動(dòng)化末端設(shè)備溫度控制為例，頂端節(jié)點(diǎn)是恒溫節(jié)點(diǎn)。改變恒溫器的設(shè)定值，例如調(diào)高到99，溫度節(jié)點(diǎn)以固定間隔將溫度報(bào)告回恒溫器。只要設(shè)定值高于報(bào)告溫度，系統(tǒng)就會(huì)加熱。如果設(shè)定值低于報(bào)告溫度，系統(tǒng)將會(huì)冷卻。另一節(jié)點(diǎn)表示遮光簾或自動(dòng)百葉窗。如果百葉窗是敞開(kāi)的，可以通過(guò)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和邊界路由器從手機(jī)向遮光簾發(fā)出命令，將其關(guān)閉。

 

圖2：基于SimpleLink MCU搭建的從傳感器到云端的完整控制系統(tǒng)

 

工程師們熟悉的SimpleLink軟件開(kāi)發(fā)工具包（SDK）也支持這些新產(chǎn)品，并通過(guò)100%的應(yīng)用程序代碼重用為平臺(tái)擴(kuò)展提供統(tǒng)一的框架，讓同時(shí)運(yùn)行多協(xié)議和多頻段連接成為可能。