嵌入式行业盛行低功耗和可配置

王　莹

摘要：提出了嵌入式领域出现了低功耗和可配置潮流，微控制器领域的低功耗产品介绍了Microchlp休眠电流低至20nA的nanowatt XLP产品．以及NXP的基于Cortex-MO的LPC1100低功耗芯片，FPGA厂商xilinx推出了“目标设计平台”领域的专用设计方法——1SE设计套件11.1解决方案，为FPGA应用推波助澜。

关键词：低功耗；20 nA；Cortex-MO；FPGA：目标设计平台

DOI：10.3969/j.issn.1005—5517.2009.06.013

当今嵌入式系统领域最需要什么?低价格、低功耗、高性能还是高质量?不同人的答案各不相同。但是最近，可以看到比较明显的趋势是低功耗成为微控制器(MCU)供应商追逐的热点；另外FPGA也渐入嵌入式领域，成为一种平台之选，这是由于其处理器核和逻辑等的灵活可配置，使开发人员只需集中做核心的个性化设计，加速了上市时间。例如，近日部分嵌入式厂商发布了一些新产品，从中可看出上述特点。

Microchip：休眠电流低至20nA

Microchip Technology(微芯科技)公司新近发布了采用nanoWatt XLP超低功耗技术。可使休眠电流低至20 nA的低功耗PIC单片机(MCU)系列。这次新推出的三类8位及16位MCU系列，与不久前推出的另三类8位MCU系列均属于Microchip的nanowatt XLP产品线(图1)。具有针对USB及mTouch触摸传感解决方案的各种片上外设，为设计人员提供了丰富的、可兼容的低功耗迁移路径。

nanoWatt XLP技术具有三大特点：休眠电流可低至20nA。实时时钟电流可低至500nA，看门狗定时器电流可低至400nA。“大多数低功耗应用都要求具备这几个特性中的一个或多个，而nanoWatt XLP技术在多个系列器件中整合了上述三个优势。”Microchip先进单片机架构部副总裁Mitchel Obolsky自豪地说。“无论是在延长电池寿命、密封电池，还是在集成能量收集功能方面．采用nanoWatt XLP技术的8位及16位PIC MCU都大有用武之地。”

四种型号的16位PIC24F16KA MCU系列典型休眠电流低至20 nA，可使应用连续运行20年以上而无需更换电池，并且它们具备集成的EEPROM存储器，体积小巧．采用低引脚数(20引脚和28引脚)封装。而各含6种型号的PICl8F46J11和PIC18F46J50 8位MCU系列的典型休眠电流还可低至20 nA以下。

Mitchel详细介绍了低功耗的应用，例如，nanoWatt XLP MCU可以应用于多种超低功耗和外设集成。包括便携式和电池供电的应用．涵盖消费类。如密封一次性电子产品、便携式白色家电、游戏控制器、数码相框和咖啡机，工业中的能量收集/采集、电表、安防系统、调温器、自动喷水灭火定时器、便携式温度控制器、远程/便携式气体传感器和远程传感器网络、数据记录和资产跟踪及密封/恶劣环境传感器。汽车中的诊断设备、汽车报警器和钥匙，以及医疗市场中的家用医疗设备、氧气/生物流量计、数字体温计、患者监护仪、生活方式/健身监测仪及计步器等。

NXP：展示CorteX—MO基LPC1100

LPC1000家族(如表1)是NXP公司微控制器产品中的低功耗/混合信号产品家族，定位介于低端8位LPC900/LPC700家族与高端32位LPC2000和LPC3000之间。这种细化的定位分区显示了该公司重视发展嵌入式市场的战略。

不久前，NXP公司在京介绍了曾于3月底、4月初在美国硅谷嵌入式系统大会上展示的基于ARM公司Cortex-MO硅芯片(见照片)。NXP计划于2010年初在市场上推出基于Cortex-MO处理器的LPC1100系列产品，目标市场包括电池供电的产品应用、电子计量、消费电子外围设备、远程传感器以及几乎所有的16位应用。

据NXP大中华区多重市场半导体产品市场总监金宇杰介绍，ARM于2009年2月推出Cortex-MO，尽管Cortex-M0仍然是32位核。但是8/16位处理器的性能和价格定位。LPC1100可以50MHz运行．具有嵌套向量中断控制和唤醒中断控制，具有三种省电模式：睡眠、深度睡眠和深度掉电，还有多达128KB闪存和16KB SRAM，模拟外设为10位ADC，具有UART、SPI控制器和I²℃总线接口等串行外设等。

LPC1000家族定位高性能的LPC1700已经发布。它基于Cortex-M3内核，可以在100MHz运行，有512KB闪存和多达64KB的SRAM，一个内存保护单元(MPU)能够令存储区域定义为只读。从而保护他们避免破坏。

XilinX：“目标设计平台”的专用设计方法

FPGA是嵌入式系统的一种理想平台。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。存储空间和逻辑可由用户自己定。但是对于FPGA领域，工程师也面临着这样的挑战：实现创新的同时生产力如何达到最大化?Altera提出了SoPC．Xilinx则提出了“目标设计平台”。

今年2月，Xilinx推出两大新一代FPGA系列，开启该公司提出的“目标设计平台”新时代。其中Spartan-6 FPGA系列开始供货：3月，Xilinx Virtex-6 FPGA开始供货；4月，Xilinx宣布正式推出ISE设计套件11.1版本，满足该公司的Virtex-6和Spartan-6等FPGA系列器件的应用，帮助客户实现“目标设计平台”领域的专用设计方法。

目标设计平台从下至上包括4部分(图2)：基础平台、领域专用平台、市场专用平台和客户设计。今后客户只需作位于最顶端的客户设计部分，来满足其差异化设计。ISE 11.1设计套件提供了四个针对特定领域而优化的配置版本：逻辑版本、DSP版本、嵌入式版本和系统版本。每一版本都提供了完整的FPGA设计流程，并且专门针对特定的用户群体和特定领域的设计方法及设计环境要求进行了优化，从而使设计人员能够将更多精力集中于创建增值的、具有竞争力的差异化产品和应用。

据Xilinx公司ISE设计套件与IP高级产品营销经理Mark Goosman介绍，ISE设计套件11.1版本可使基于现有Virtex-5和Spartan-3 FPGA的设计开发周期缩短50％。平均动态功耗降低10％，开发工具性能提升1倍。同时Xilinx早期试用客户则可利用基于最新Virtex-6和Spartan-6器件的目标设计平台开始新的设计。