嵌入式行業盛行低功耗和可配置

王　瑩

摘要：提出了嵌入式領域出現了低功耗和可配置潮流，微控制器領域的低功耗產品介紹了Microchlp休眠電流低至20nA的nanowatt XLP產品．以及NXP的基于Cortex-MO的LPC1100低功耗芯片，FPGA廠商xilinx推出了“目標設計平臺”領域的專用設計方法——1SE設計套件11.1解決方案，為FPGA應用推波助瀾。

關鍵詞：低功耗；20 nA；Cortex-MO；FPGA：目標設計平臺

DOI：10.3969/j.issn.1005—5517.2009.06.013

當今嵌入式系統領域最需要什么?低價格、低功耗、高性能還是高質量?不同人的答案各不相同。但是最近，可以看到比較明顯的趨勢是低功耗成為微控制器(MCU)供應商追逐的熱點；另外FPGA也漸入嵌入式領域，成為一種平臺之選，這是由于其處理器核和邏輯等的靈活可配置，使開發人員只需集中做核心的個性化設計，加速了上市時間。例如，近日部分嵌入式廠商發布了一些新產品，從中可看出上述特點。

Microchip：休眠電流低至20nA

Microchip Technology(微芯科技)公司新近發布了采用nanoWatt XLP超低功耗技術。可使休眠電流低至20 nA的低功耗PIC單片機(MCU)系列。這次新推出的三類8位及16位MCU系列，與不久前推出的另三類8位MCU系列均屬于Microchip的nanowatt XLP產品線(圖1)。具有針對USB及mTouch觸摸傳感解決方案的各種片上外設，為設計人員提供了豐富的、可兼容的低功耗遷移路徑。

nanoWatt XLP技術具有三大特點：休眠電流可低至20nA。實時時鐘電流可低至500nA，看門狗定時器電流可低至400nA。“大多數低功耗應用都要求具備這幾個特性中的一個或多個，而nanoWatt XLP技術在多個系列器件中整合了上述三個優勢。”Microchip先進單片機架構部副總裁Mitchel Obolsky自豪地說。“無論是在延長電池壽命、密封電池，還是在集成能量收集功能方面．采用nanoWatt XLP技術的8位及16位PIC MCU都大有用武之地。”

四種型號的16位PIC24F16KA MCU系列典型休眠電流低至20 nA，可使應用連續運行20年以上而無需更換電池，并且它們具備集成的EEPROM存儲器，體積小巧．采用低引腳數(20引腳和28引腳)封裝。而各含6種型號的PICl8F46J11和PIC18F46J50 8位MCU系列的典型休眠電流還可低至20 nA以下。

Mitchel詳細介紹了低功耗的應用，例如，nanoWatt XLP MCU可以應用于多種超低功耗和外設集成。包括便攜式和電池供電的應用．涵蓋消費類。如密封一次性電子產品、便攜式白色家電、游戲控制器、數碼相框和咖啡機，工業中的能量收集/采集、電表、安防系統、調溫器、自動噴水滅火定時器、便攜式溫度控制器、遠程/便攜式氣體傳感器和遠程傳感器網絡、數據記錄和資產跟蹤及密封/惡劣環境傳感器。汽車中的診斷設備、汽車報警器和鑰匙，以及醫療市場中的家用醫療設備、氧氣/生物流量計、數字體溫計、患者監護儀、生活方式/健身監測儀及計步器等。

NXP：展示CorteX—MO基LPC1100

LPC1000家族(如表1)是NXP公司微控制器產品中的低功耗/混合信號產品家族，定位介于低端8位LPC900/LPC700家族與高端32位LPC2000和LPC3000之間。這種細化的定位分區顯示了該公司重視發展嵌入式市場的戰略。

不久前，NXP公司在京介紹了曾于3月底、4月初在美國硅谷嵌入式系統大會上展示的基于ARM公司Cortex-MO硅芯片(見照片)。NXP計劃于2010年初在市場上推出基于Cortex-MO處理器的LPC1100系列產品，目標市場包括電池供電的產品應用、電子計量、消費電子外圍設備、遠程傳感器以及幾乎所有的16位應用。

據NXP大中華區多重市場半導體產品市場總監金宇杰介紹，ARM于2009年2月推出Cortex-MO，盡管Cortex-M0仍然是32位核。但是8/16位處理器的性能和價格定位。LPC1100可以50MHz運行．具有嵌套向量中斷控制和喚醒中斷控制，具有三種省電模式：睡眠、深度睡眠和深度掉電，還有多達128KB閃存和16KB SRAM，模擬外設為10位ADC，具有UART、SPI控制器和I²℃總線接口等串行外設等。

LPC1000家族定位高性能的LPC1700已經發布。它基于Cortex-M3內核，可以在100MHz運行，有512KB閃存和多達64KB的SRAM，一個內存保護單元(MPU)能夠令存儲區域定義為只讀。從而保護他們避免破壞。

XilinX：“目標設計平臺”的專用設計方法

FPGA是嵌入式系統的一種理想平臺。DSP、ARM核、Nios核、MicroBalze/PicoBlaze核、PowerPC核等CPU可配置，既可以是8位的，也可是16或32位的。存儲空間和邏輯可由用戶自己定。但是對于FPGA領域，工程師也面臨著這樣的挑戰：實現創新的同時生產力如何達到最大化?Altera提出了SoPC．Xilinx則提出了“目標設計平臺”。

今年2月，Xilinx推出兩大新一代FPGA系列，開啟該公司提出的“目標設計平臺”新時代。其中Spartan-6 FPGA系列開始供貨：3月，Xilinx Virtex-6 FPGA開始供貨；4月，Xilinx宣布正式推出ISE設計套件11.1版本，滿足該公司的Virtex-6和Spartan-6等FPGA系列器件的應用，幫助客戶實現“目標設計平臺”領域的專用設計方法。

目標設計平臺從下至上包括4部分(圖2)：基礎平臺、領域專用平臺、市場專用平臺和客戶設計。今后客戶只需作位于最頂端的客戶設計部分，來滿足其差異化設計。ISE 11.1設計套件提供了四個針對特定領域而優化的配置版本：邏輯版本、DSP版本、嵌入式版本和系統版本。每一版本都提供了完整的FPGA設計流程，并且專門針對特定的用戶群體和特定領域的設計方法及設計環境要求進行了優化，從而使設計人員能夠將更多精力集中于創建增值的、具有競爭力的差異化產品和應用。

據Xilinx公司ISE設計套件與IP高級產品營銷經理Mark Goosman介紹，ISE設計套件11.1版本可使基于現有Virtex-5和Spartan-3 FPGA的設計開發周期縮短50％。平均動態功耗降低10％，開發工具性能提升1倍。同時Xilinx早期試用客戶則可利用基于最新Virtex-6和Spartan-6器件的目標設計平臺開始新的設計。