從i.MX RT看嵌入式處理領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)

隨著萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代加速到來(lái)，嵌入式工程師在MCU和MPU之間進(jìn)行選擇時(shí)處于兩難境地。

不同的歷史時(shí)期對(duì)技術(shù)和產(chǎn)品有不同的要求。

進(jìn)入IoT時(shí)代，面對(duì)海量的連接和豐富的應(yīng)用，技術(shù)和產(chǎn)品必須性能更高（比如計(jì)算能力、安全性、集成度以及可擴(kuò)展性等）而整體成本則要更低，同時(shí)在功耗和體積方面也有更為苛刻的要求。

在嵌入式處理領(lǐng)域，我們習(xí)慣微控制器（MCU）和應(yīng)用處理器（MPU）憑借不同的優(yōu)勢(shì)各自為營(yíng)，互不干涉。MCU集成了片上外圍器件，應(yīng)用于對(duì)成本、靈活度要求高的應(yīng)用場(chǎng)景，支持RTOS等開(kāi)源實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，而MPU不帶外圍器件，支持Linux、安卓等操縱系統(tǒng)。常見(jiàn)于手機(jī)、平板等應(yīng)用中。

因此，設(shè)計(jì)人員和制造商通常依據(jù)設(shè)計(jì)的必要性提供兩種不同的解決方案：需要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠和靈活實(shí)用的應(yīng)用場(chǎng)合使用MCU，超出用微控制器功能范圍的設(shè)計(jì)則會(huì)選擇使用MPU。

隨著萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代加速到來(lái)，嵌入式工程師在MCU和MPU之間進(jìn)行選擇時(shí)處于兩難境地：如果使用MCU就難以達(dá)到MPU的性能和集成度，如果選擇MPU，性能達(dá)標(biāo)，但物料成本上升。如何將兩者的優(yōu)勢(shì)綜合體現(xiàn)？最簡(jiǎn)單直接的途徑便是將兩者合二為一，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

對(duì)于兩者合二為一的好處我們可以通過(guò)恩智浦公司針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)研發(fā)設(shè)計(jì)的跨界融合處理器——i.MX RT為例進(jìn)行說(shuō)明。

通過(guò)跨界整合，造就了i.MX RT處理器的突出優(yōu)勢(shì)。高性能：主頻高達(dá)600MHz，而市場(chǎng)上同類(lèi)解決方案的最高速度只有400MHz；配備高達(dá)512KB的緊耦合內(nèi)存，中斷延遲低至20nm，可以使?jié)M足目前用戶(hù)點(diǎn)一下按鍵就要快速做出反應(yīng)的需求。高集成度：集成了2D圖形加速引擎、并行相機(jī)傳感器接口、LCD顯示控制器和3個(gè)I2S，適用于GUI和增強(qiáng)版HMI的高級(jí)多媒體。低功耗：集成直流-直流轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)盡可能低的動(dòng)態(tài)功耗。開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單：采用了MCU的應(yīng)用架構(gòu)，開(kāi)發(fā)者可以利用現(xiàn)有的工具鏈，快速開(kāi)發(fā)和制作原型，而不用再學(xué)習(xí)Linux和安卓，從而節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間。低成本：據(jù)稱(chēng)10K的轉(zhuǎn)售價(jià)格不到3美元。

除了技術(shù)實(shí)現(xiàn)，MPU與MCU的融合對(duì)于制造工藝來(lái)說(shuō)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。

如何在確保高性能的同時(shí)保證低成本？這看上去似乎是個(gè)“悖論”。而i.MX RT做到了這一點(diǎn)，解決之道是FD-SOI技術(shù)工藝。恩智浦公司給出的解釋是：第一，芯片制造成本和復(fù)雜度越來(lái)越高，需要利用市場(chǎng)上已經(jīng)有的28nm的生產(chǎn)制造器材；第二，用戶(hù)需求日趨多樣化，比如對(duì)模擬的要求、對(duì)RF的要求，有的應(yīng)用要求功耗非常低，有的應(yīng)用要求快速喚醒，可以和網(wǎng)絡(luò)和云進(jìn)行通信，在應(yīng)對(duì)諸多需求時(shí)，F(xiàn)DSOI是最適合的一個(gè)芯片制造工藝。

“傳統(tǒng)的BULK設(shè)計(jì)理念，客戶(hù)會(huì)根據(jù)功耗需求選擇節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有固定的設(shè)計(jì)庫(kù)，如果客戶(hù)想設(shè)計(jì)高性能的產(chǎn)品必須要跳到另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)選擇另外的設(shè)計(jì)技術(shù)。FD-SOI比傳統(tǒng)的BULK技術(shù)有更寬的工作范圍，給用戶(hù)更多的設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)，它的應(yīng)用場(chǎng)合比三維晶體管技術(shù)更為廣泛。”恩智浦資深副總裁兼微控制器業(yè)務(wù)線總經(jīng)理Geoff Lees如是說(shuō)。

本刊記者：孫杰賢

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