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吳健鴻:用TI感測、連接、控制新方案構建工業(yè)和汽車自主系統(tǒng)

發(fā)布時間:2018-05-08 責任編輯:xueqi

【導讀】2018年第一季度,TI針對工業(yè)和汽車領域先后推出一系列全新方案,讓客戶可以從感測、連接、處理及控制全方位進行產品升級,搭建從傳感器到云端的自主系統(tǒng)。TI半導體事業(yè)部中國區(qū)業(yè)務拓展總監(jiān)吳健鴻從感知和測量、連接、處理及控制三個角度詳細介紹了應用需求和TI提供的解決方案。
 
以工業(yè)環(huán)境為例,大型工廠里會有很多工業(yè)機器人等全自動設備,需要實現(xiàn)和外部機器設備的連接。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,也會有很多傳感器在不同的位置去搜集大量數(shù)據(jù)。這類應用需要有很多傳感連接和不同的功能控制。
 
吳健鴻表示,在感知和測量方面,TI最新的MSP430 MCU適合很多不同的傳感應用。例如TI去年推出了集成超聲波感應模擬前端的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)和汽車領域,高度智能化單芯片毫米波傳感器產品組合AWR1x和IWR1x則支持76-81GHz,可以依據(jù)不斷變化的情況與條件進行動態(tài)調節(jié)。
 
新推出的MSP430FR2512和MSP430FR2522 MCU可為暴露于電磁干擾、油、水和油脂的應用提供經國際電工委員會(IEC)61000-4-6認證的電容式感應MCU解決方案。吳健鴻表示,這些新型MCU的功耗比競爭產品低五倍,特色在于支持接近感應和透過玻璃、塑料和金屬覆蓋層觸摸。很多工業(yè)應用環(huán)境比較苛刻,需要按鍵使用壽命超過五年、甚至十年,這種情況下金屬觸摸屏非常適合。很多工業(yè)領域的客戶邀請TI跟他們去配合開發(fā)金屬面板的觸摸,電梯樓層控制面板就是MSP430FR2512的成功應用之一。
 
TI的應用工程師講解了他們在embedded world大會上的展示。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備進行交互。這意味著對于可能會暴露在有水或潮濕環(huán)境中的大小型裝置、電動工具甚至藍牙型揚聲器而言,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,當客戶搜集很多數(shù)據(jù)之后,有可能需要在云端做一些運算。實時攻擊發(fā)生時,需要實時去做運算,同時很快去執(zhí)行一些處理和控制?;谶@個原因,有很多的算法都是需要在本地進行的。TI提供DSP及一些有帶DSP內核的MCU,如Sitara處理器,供客戶選用。
 
除此之外,TI還有一個帶DSP內核專門針對實時攻擊的C2000 Piccolo MCU F28004x。之所以現(xiàn)在很多控制領域都采用C2000平臺,是因為是基于DSP內核,還有一個速度很快的ATC轉換器,可以快速搜集數(shù)據(jù)。
 
F28004x功耗比以前的Piccolo設備降低60%;可選的片上DC/DC轉換器可將功耗降低70%,采用TI第四代高分辨率脈寬調制定時器技術采用先進的高頻開關技術,可有效提高效率和功率密度。除此之外,這一器件將輸入、輸出和內部資源相結合,可以靈活地支持控制和保護機制。它的新功能包括:嵌入式實時分析和診斷單元強化了調試功能,超高速串行接口提高了隔離范圍內的波特率,靈活的引導模式使開發(fā)人員能夠減少或消除引導模式引腳,非常適合很多成本比較敏感的電容攻擊或者電機攻擊。
 
談到連接,在工業(yè)領域有一些不同于消費領域的連接需求,TI有很完整的方案可以提供給客戶。無論是無線、有線的工業(yè)的通訊SimpleLink MCU平臺都能覆蓋。
 
日前,TI推出SimpleLink家族的第六代產品,這些新器件為Thread、Zigbee、Bluetooth 5和Sub-1 GHz提供業(yè)界領先的低功耗和同時運行多協(xié)議多頻段連接。據(jù)吳健鴻介紹,新一代產品的共同點是采用性能更高的ARM Cortex-M4內核,并有更大的Flash存儲空間。新型無線和主MCU在行業(yè)中持續(xù)實現(xiàn)最低功耗,在紐扣電池中使用壽命超過10年。值得一提的是,CC13x2和CC26x2無線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和真隨機數(shù)生成器(TRNG),有效提升了無線連接的安全性。
 
在Embedded world大會上,TI的應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系統(tǒng)。以家庭和樓宇自動化末端設備溫度控制為例,頂端節(jié)點是恒溫節(jié)點。改變恒溫器的設定值,例如調高到99,溫度節(jié)點以固定間隔將溫度報告回恒溫器。只要設定值高于報告溫度,系統(tǒng)就會加熱。如果設定值低于報告溫度,系統(tǒng)將會冷卻。另一節(jié)點表示遮光簾或自動百葉窗。如果百葉窗是敞開的,可以通過Wi-Fi網(wǎng)絡和邊界路由器從手機向遮光簾發(fā)出命令,將其關閉。
 
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軟件開發(fā)工具包(SDK)也支持這些新產品,并通過100%的應用程序代碼重用為平臺擴展提供統(tǒng)一的框架,讓同時運行多協(xié)議和多頻段連接成為可能。
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