全球MEMS传感器龙头开始这样做传感器了!MCU大佬们冒冷汗吗?

作者张国斌

上周,Bosch Sensortec 发布两款针对智能手机的智能传感器BHI160和BHA250引起了业界的极大关注,因为这两款MEMS传感器号称集成了MCU!(就是sensor Hub)。这两款产品有什么特点?在2015慕尼黑上海电子展上,我采访了Bosch Sensortec亚洲区总裁Leopold Beer(百里博),他详细介绍了博世的这两款创新产品,并分享了博世的物联网发展策略,我估计做MCU的大佬们看后会冷汗直流吧。

得益物联网(IoT) MCU扬帆起飞

得益于工业、汽车、以及各种物联网(IoT) 应用起飞的影响,整个MCU产业在2014年都表现出优于预期的结果。根据IC Insights的最新调查报告,2014年MCU销售预计将成长6%,达到161亿美元,创下历史新高;2015年与2016年,将分别成长7%与9 %。出货量预计也将带来更多利润,有望较去年成长12%。适逢岁末,MCU市场三大重要玩家接受了本刊记者的采访,一起来分享他们最新的市场策略和创新产 品吧。

飞思卡尔(Freescale)高级副总裁兼微控制器部总经理Geoff Lees

飞思卡尔(Freescale)高级副总裁兼微控制器部总经理Geoff Lees

采用Kinetis KL05Z32 MCU的无线充电接收器

作者: Stanislav Arendarik,飞思卡尔半导体

摘要:低功耗电池供电设备正在被广泛地使用,最方便的方式之一是借助无线输电技术为电池充电。

1. 介绍

低功耗电池供电设备正在被广泛地使用。这些设备需要定期进行充电,最方便的方式之一是借助无线输电技术为电池充电。通常使用锂电池。对于基于新的LiFePO4技术的型号来说,电池电压范围为3.0V ~ 4.2V DC或2.0V~ 3.6V DC。

本文介绍了如何创建采用飞思卡尔Kinetis KL05Z32 MCU控制的无线充电接收器(WCHRX) 和电池充电器。例如飞思卡尔 Kinetis Mini 系列低成本MCU,以及飞思卡尔MC3467x 系列专用锂电池充电器,都适用于创建这一系统。

2. 主要要求

WCHRX(无线充电接收器)的主要要求可分为几个要点:

●将电力高效地从接收器的线圈输送到电池

●完全掌控的充电过程

●符合Qi无线充电规范

●高度的灵活性-适用于各种类型的电池

●应用简单,非常可靠

3. 示意框图

推荐应用的示意框图如图1所示。

实现智能电离子透入疗法的MCU智能注射装置

电离子透入疗法(Iontophoresis )是一种将药物通过皮肤渗入人体体内的治疗方法。经皮肤吸收的药物是一类由电流驱动流经皮肤的带电混合物。要注入适当的剂量药物,就必须有效地控制通过皮肤的电流。可以通过采用一个自动化系统来实现这一操作。

电离子透入疗法有很多好处。首先,可以对(人体)局部非常高剂量地用药,而非整体低剂量用药。其次,局部用药的副作用要少得多。通过高剂量用药,可大大提高药物的功效。要做到这一点,预先准备特殊配方的药物,这类药物与电子结合并通过流经皮肤的电流进行传送。在过去,这需要用到大量的电子元器件和一位训练有素的护士来监测电流,并且给药点滴装置需要具有必要的安全功能来保护病人。然而,随着近年来技术的进步、开关式电源设计和成本有效、高性能的微控制器 (MCU)的出现,使得低成本或一次性输液器成为可能。本文介绍了如何利用带混合信号功能的低成本8位PIC12F683微控制器和一些现货供应的元器件 来实现这一概念设计。

微控制器

实现

SFP+双MCU光收发模块升级的设计与实现

随着全球光通信的日益发展,光通信的发展已经取得了惊人的成就。Alcatel-Lucent在2007年光通信会议(OFC2007)上宣布他们成功将单根光纤传输数据率提高到25.6 Tbit/s,创造了一项新世界纪录。因此,如今的光通信已经不仅仅要解决大容量传输和宽带接入的问题,更关键的是实现光层的智能化和节点的光交换,从而建立起动态高效、扩展灵活、经济可靠的光网络,以满足信息传输的要求。

如今,大多数光通信依旧使用传统的基于固定波长光模块的光源,尤其是目前被广泛使用的10 Gbit/s光模块都使用的这种固定波长激光器,这对光模块的利用存在极大的局限性,而目前这种缺陷已经渐渐地显露出来。为了提高模块的利用率、降低网络建设的成本、减小管理的复杂性、提高网络的灵活性,SFP+波长可调谐的光模块应运而生。此可调谐光模块的实现是基于DBR可调谐半导体激光器实现的。它可以在整个C波段,100个通道上实现波长切换,从而提高了光网络的灵活性同时也降低了网络组建的成本、降低了光模块管理的复杂性。由于SFP+波长可调谐光模块功能的复杂性以及PCBA本身面积的局限性,出现了双MCU的系统,这样对于多MCU系统如何实现系统的升级更新是一个急需解决的问题。本文以AN806 I2C Download Protocol为基础,实现了SFP+波长可调谐光模块双MCU嵌入式系统的升级。

低功耗?高运算?安全性?MCU请跟上节奏

作为有着悠久历史传统的IC产品,微控制器(MCU)将如何迅速反应,在包括传统应用领域以及快速膨胀的新兴应用领域跟上技术发展和市场需求的变化。ED NChina特邀恩智浦半导体微控制器大中华区产品市场总监王朋朋阐述她的看法,“我们看到,在通用MCU市场竞争越发激烈,芯片本身的差异化越来越小,厂家必须在软件、解决方案和应用方向上体现产品价值,避免陷入价格战。而具有较强应用导向的MCU则在产品定义阶段就考虑了特定应用和特定客户的需求,具有更强的针对性,更适用于快速成长的新应用市场。对于MCU技术本身,在摩尔定律的持续作用下,更小封装、更低功耗、更强计算/处理能力会是未来的趋势。封装、功耗以及处理能力等方面的平衡也会更完美,并将为不同的应用需求开发不同的侧重点。”

目前恩智浦MCU产品的应用范围已涵盖工业控制、智能电表、消费电子、汽车电子后装市场、医疗设备等领域。新品的节奏也很频繁,王朋朋表示:“2014年是恩智浦推出MCU新品非常多的一年,包括2014年11月发布的LPC54100系列,可以说是恩智浦微控制器产品线近几年的突破性产品。这些都是促使恩智浦MCU业务持续增长的基础。在2015年具体的新品规划上,恩智浦将基于LPC54100平台扩展来推出更多新品,也将致力于更低功耗、更高性能及更安全的MCU。”

HOLTEK针对高速运算应用推出HT85F2280/70/60 8051 A/D型Flash MCU

HT85F2280Holtek推出全新的8051 A/D Flash Type MCU的HT85F2280、HT85F2270、HT85F2260系列,全系列宽工作电压范围2.2V~5.5V,符合工业等级-40°C ~ 85°C工作温度与高抗噪声之性能要求,是一系列混合信号高性能MCU,使用1T Pipeline架构8051 CPU,做为高速数据处理引擎,内建高速12-bit ADC及可程序增益放大器(PGA),为嵌入式系统提供一个SOC应用平台。

HT85F2280、HT85F2270、HT85F2260 8051 A/D Flash Type MCU系列Program Memory为16Kx8 ~ 64Kx8、SRAM由1280 ~ 2304 Bytes、内建PLL及具备动态省电工作模式,除Crystal外并内建精准Internal RC oscillator,提供3.6864MHz频率。

物联网:MCU整合无线技术成趋势 (1)

在处理器性能与无线通信技术日新月异的情况下,物联网有望在未来几年快速走进我们的生活。微控制器(MCU)作为物联网的核心零组件,无论在市场规模上还是技术上都将获得进一步发展。

MCU+无线快速成长

物联网的宗旨是万物皆可联网,借以构成庞大的应用系统,并打造智慧的生活环境。因此,物联网设备势必需要具备联网能力,同时还要兼顾成本和功耗。这一需求促使无线微控制器解决方案势力抬头。众多MCU大厂都注意到这一趋势,开始整合蓝牙、WiFi、ZigBee等通信技术于系统单芯片(SoC)中,并逐渐扩展产品组合。

兆易创新GigaDevice MCU产品经理金光一认为,物联网应用对MCU的处理能力、外设配置和成本价格都提出了新的需求和挑战,越来越多的物联网互联型应用要求MCU具备优异的性能和实时响应速度,以较高的效率实现信息流的处理及传输。另外,物联网还要求MCU内置较大容量的Flash和RAM空间,并集成丰富的通信接口组合,来满足系统及多个外设同时运行的资源需求。成本价格更是决定物联网终端能否大量普及的重要因素。GigaDevice推出的互联型和超值型GD32 Cortex-M3 MCU,正是瞄准了这些物联网的市场需求,并整合了增强的处理效能与高度集成的外设配置,最低价格仅为0.32美元,从而更适合成本敏感的嵌入式互联应用。

Silicon Labs将在慕尼黑上海电子展展示物联网解决方案

-公司将针对IoT处理、连接和传感领域展示最新的软硬件解决方案-

Silicon Labs将于2015年3月17-19日在慕尼黑上海电子展重点展示公司为IoT领域推出的最新硬件和软件解决方案,Silicon Labs展位号为E3馆3212展位。针对智能家居、智能能源、可穿戴和工业IoT市场中的可连接设备应用,Silicon Labs将展示新一代低功耗8位和32位微控制器(MCU)、Thread和ZigBee®网状网络软件、低功耗Wireless M-Bus连接、环境和生物传感解决方案,以及扩展的Simplicity Studio™开发生态系统。

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【从零开始走进FPGA】非同于MCU的独立按键消抖动

简单的说,进入了电子,不管是学纯模拟,还是学单片机,DSP、ARM等处理器,或者是我们的FPGA,一般没有不用到按键的地方。按键:人机交互控制,主要用于对系统的控制,信号的释放等。因此在这里,FPGA上应用的按键消抖动,也不得不讲!

 一、为什么要消抖动

消抖动

  如上图所示,在按键被按下的短暂一瞬间,由于硬件上的抖动,往往会产生几毫秒的抖动,在这时候若采集信号,势必导致误操作,甚至系统崩溃;同样,在释放按键的那一刻,硬件上会相应的产生抖动,会产生同样的后果。因此,在模拟或者数字电路中,我们要避免在最不稳定的时候采集信号,进行操作。

  对此一般产用消抖动的原理。一般可分为以下几种:
  (1)延时
  (2)N次低电平计数
  (3)低通滤波

  在数字电路中,一般产用(1)(2)种方法。后文中将详细介绍。

  二、各种消抖动

  1. 模拟电路按键消抖动

一种简化的MCU程序保护设计

引言

笔者2008年在本刊发表过一篇文章《mcu需要改进》,本文就为什么要改,如何改作进一步的讨论。总的来说,因为对功能安全要求的认识深化,改进的必要则突现;而且国际上已经有了满足改进的产品,改进事实上已开始,不做的人失去的是竞争力,改进其实也不复杂。

1 发生错的原因与现有对策

mcu在工作时会受到干扰,在一些空间场合,可能遇到粒子轰击而产生稳态的翻转,即所谓single event upset。而一般工业场合是电源传导干扰,受干扰时,电源电压会瞬间超出或者略微超出mcu的名义工作电压,线路的稳定性就无法保证。由于各单个逻辑电路工艺过程中总会有微小差异,电源电压的略微超出会在最弱的逻辑电路中造成指令读错误和数据读写错误。这种错误最终表现为数据的错误。

国外对dram出错的研究已做得很多,在参考文献中转述了出错的概率:“谷歌(google)使用了大量服务器,2009年的大规模统计。出错的概率是2.5~7×10-11error/bit/h。”即8g ram每小时会有5个错。

确保电力传输稳定可靠 MCU扮磁感应无线充电系统要角

微控制器(MCU)在磁感应无线充电系统中扮演举足轻重的角色。磁感应无线充电系统系利用发射端与接收端内的线圈耦合产生功率,因此损耗问题严重。开发人员可利用微控制器感应线圈中的电压和电流,藉此调节逆变器参数,以确保无线充电系统运作效能。

技术、软体和硬体不断革新,使得手持行动设备如平板电脑、智慧手机、摄像机、全球卫星定位系统(GPS)等装置飞速发展。这些装置主要都由电池驱动,而且新功能还在不断增加,如触控萤幕、宽萤幕显示器等,同时装置还能通过网际网运行应用程式,这些都会增加功耗。

然而,电池的尺寸和性能增强力度远不及电量需求的增长速度,因此,电池须要频繁充电。消费者仍须要花大把力气携带充电器和大量线缆,频繁地为电池充电。虽然持有先进的设备,但感觉好像您仍活在石器时代。出于这些原因,科学家们正努力研究新方法,以无线的方式充电,无需繁琐的装置附件,实现更轻松、更方便的充电方式。这听起来很科幻,但如今却已变成现实。

基于STM32的语音导览系统的设计

SPI通信

景点语音导览主要有以下几种方式:一种是通过全球定位系统(GPS)的用户终端接收工作卫星的导航信息,从而解算出车辆的经纬度信息,进而计算出实时坐标,将其与景点坐标相比较,当车辆驶入景点一定距离范围内时,不用人工干预,系统自动播报景点语音信息;另一种是对车轮轴的转角脉冲进行计数,将计数值和预置值对比,即可确定播放时刻,达到准确播放景点语音信息的目的;第三种方案是利用无线射频识别技术,在每一个景点范围内设置一个具有唯一ID 的射频发射器,采用间歇工作方式发射信号,当旅游列车即将到达景点时,车载系统接收到射频发射器信号并解码出景点的ID 号,由系统控制自动播放对应编号的景点语音信息。由于景点自然环境的复杂性,第一种方式难以满足系统要求;第二种方式简单可靠,但旅游轨道车辆运行方向存在不确定性,其相对位置往返变化,系统的自动化程度较低且复杂度较高。本文采用第三种方案实现景点语音自动导览系统。

本文首先介绍了系统总体结构,然后,给出了系统各主要功能模块的具体设计,并重点研究了基于ARM3核的STM32F103RBT6芯片与语音芯片ISD4004之间的SPI 通信控制和实现技术,给出了系统设计实现结果。

最后,给出了有一定工程应用参考价值的结论。

1 系统总体设计

谈MCU封装:有时产品外部同样重要无比

我年幼的孩子们十分喜欢摆弄礼品盒和包装纸,从中得到的乐趣与他们从包裹的玩具中得到的乐趣一样多。我可以告诉你其中的原因。封装是十分有趣的,特别是在微控制器领域中是这样。但是为什么呢?我与我们的MCU产品工程团队坐在一起,一起探讨我的问题——阅读下面的内容,你就会了解其中的乐趣所在。

QFP、BGA和CSP ……

快速浏览一下在线经销商的网站就会发现,在各种MCU之间竟然存在多达400余种的封装方案。这可是一堆繁多纷杂的封装方案。但是为什么会有这么多的选择呢?工程师都有各种设计要求,他们设计的应用各不相同,就会出现各种不同的要求。有些设计会有最小的尺寸,其它则会出于简化生产要求和降低PCB成本,会寻找不同的封装规格;有些人则最为关心它们产品的长期可靠性。工程师在选择封装类型时主要关注三个标准:型号、外形尺寸和引脚间距。鉴于通常涉及到众多技术方面的情况,封装型号会产生首字母缩略词过多的问题。为了应对广泛的客户群体,MCU如今提供以下各种不同的封装型号:QFN、SOP、 SOIC、BGA、CSP和QFP……。

QFP

剖析用户痛点 浅析MCU之于可穿戴设备的重要性

导读: MCU之于可穿戴设备,就如同心脏之于人类,其重要性不言而喻。在智能手环、智能手表、智能眼镜日日推陈出新的今天,MCU在可穿戴设备市场光芒大放。本文探讨了可穿戴电子系统的不同需求、如何根据有关需求细分市场、典型可穿戴设备中的不同组件和MCU如何满足相关需求。

MCU之于可穿戴设备,就如同心脏之于人类,其重要性不言而喻。在智能手环、智能手表、智能眼镜日日推陈出新的今天,MCU在可穿戴设备市场光芒大放。本文探讨了可穿戴电子系统的不同需求、如何根据有关需求细分市场、典型可穿戴设备中的不同组件和MCU如何满足相关需求。

  用户喜欢的可穿戴设备具有哪些特点?

  美观:可穿戴设备需要时尚漂亮,而且需要能够搭配当前的时尚配饰,如装饰品、手表、眼镜等。美观非常重要,以至于英特尔等半导体巨头都在同时尚行业携手打造时尚设备。

  电容式触摸感应技术是提高美感的关键技术。电容式用户界面需要支持各种外形(包括曲面)、能够防液体,以及支持厚的覆盖层感应等。赛普拉斯的CapSense和TrueTouch技术使此类需求变得切实可行。

轻松配置基于ARM的32位单片机

如今开发人员对于嵌入式设计评估和选择 32 位单片机(MCU)时面临诸多挑战。MCU的评估过程极为繁琐,开发人员要学习如何配置和使用每个待选 MCU 的通用输入/输出(GPIO)引脚和外设功能。随着 32 位 MCU 变得更加复杂和精密,每个 GPIO 引脚和外设的配置难度也显著增加。然而一个高度可配置的 GPIO 和外设功能集应当带给开发人员额外的设计灵活性,而不是增加设计难度。通过采用易于使用的配置界面,可图形化配置装置引脚和外设功能的软件工具,嵌入式开发人员可以快速决定应用项目需要的引脚配置并生成初始化代码,这将加速开发过程、缩短产品上市时间。下面就让我们来讨论一下,如何通过基于图形用户界面(GUI)的 MCU 智能配置工具简化设计过程。

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Qorivva汽车MCU低功耗解决方案

随着汽车工业的发展,汽车上的电子控制系统数量呈指数增长。以ECU为核心的车载电子控制系统逐步取代了被动器件和机械系统,同时也完成了大多数测量、驱动和控制的功能。

由于新型车载电子控制系统在车辆应用中的增加,导致对电源负载以每年约100W的速度增加。当前所面临的最大挑战是在相同的电池电源条件下,找到新的方法来保证汽车电子设备的数量及功能的不断增加。故在实际应用中需要MCU的功耗持续降低。

另外,数字电路的最大功耗和可靠性问题是密切相关的,例如,电迁移和热载流子导致的器件老化。而且由于芯片散热而引起的热应力也是关系可靠性的主要问题之一。因此,减少功耗对提高芯片的可靠性也是至关重要的。

为了应对日趋增长的低功耗需求,飞思卡尔Qorivva系列32位MCU采用了专门的设计达到降低整体功耗的目的。除了改善的器件特性和更小的工艺尺寸,电路级和系统级的措施也在很大程度上降低了功耗。

飞思卡尔基于32位Power架构的Qorivva系列MCU专门为嵌入式汽车应用而设计。这一系列MCU采用了多种低功耗设计达到降低动态功耗和静态功耗的效果,主要包括:

• 多种工作模式
• 门控电源
• 门控时钟
多种工作模式

图1所示为飞思卡尔Qorivva MPC560xB系列的不同工作模式图。

瞄准高精准温度感测应用MCU整合感测器方案现身

内建整合式温度感测器的混合讯号MCU,可消弭整合式温度感测器设计复杂度提高、离散式方案成本垫高,以及主动式温度感测器成本和电路板面积增加的弊病,且具备更高精准度的优势,可望成为对于温度感测器精准度和效能敏感应用的新方案选择

与热相关的消费性和商业应用都依赖温度感测器。在一些简单应用中,如监测室外温度的电子温度计或车内温度监测器,只须呈现环境温度;而复杂的应用,如暖气、通风与空调(HVAC)系统须在控制过程中使用温度资料,并根据温度资料采取进一步措施,以达到预期的室内温度。

另外,电池系统控制电池充电电流,以防止电池过度充电;光收发器控制雷射输出;以及电脑记忆体模组采用的热管理技术,皆属于对温度感测器精确度和效能敏感的应用。本文将分析操作温度范围在-25℃?+100℃时,整合式、离散式和主动式温度感测器的精确度表现情形。

整合温度感测器MCU生产测试复杂度增加

情人节,DIY一个“心”型LED流水灯表白吧!

很多电子爱好者对DIY的兴趣非常浓厚,但若能借此俘获他人之心,岂不妙哉......距离2月14还有3天,除了无人机可以表白,自己动手做个“爱心”LED流水灯也是满满心意。
DIY酷炫的“心”型的LED灯

1)“心”原理图

图 1 “心”型LED灯原理图

图 1 “心”型LED灯原理图

说明:“心”型LED灯共用了32个灯,刚好接完MCU的P0,P1,P2,P3共32个端口。

注意:全部的LED灯正极分别连接100欧左右电阻后,并连VCC,负极分别连接32个端口即可。

图 2 “心”型LED 焊接布局图

图 2 “心”型LED 焊接布局图

基于Atmega64L的心率监测系统中MCU的设计

摘要:一种基于Atmel公司AVR系列单片机Atmega64L,用于心率监测系统中MCU的设计。简述了单片机的特性,以及外围接口电路和软件设计。该系统应用于单兵训练强度的心率监测系统,提高了系统的实时性和运算能力。

   1 引言

  根据运动心率可准确划分运动强度等级,通过单片机对监测心率按照划分等级的智能判断,可以实时监测训练强度,进行显示报警,从而掌握科学的训练强度。通过对便携式心率监测系统的特点研究分析,针对如何提高系统实时性、可靠性和抗干扰能力的问题,我们要求对该系统微控制处理模块(MCU)进行了基于Atmega64L的设计。

   2 单片机Atmega64L

  Atmega64L是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进指令集以及单时钟周期指令执行时间,数据吞吐率高达1MIPS/MHz,有6种睡眠模式,功耗较低,适合于便携式产品应用。

   3 Atmega64L外围电路设计

  Atmega64L的外围电路主要包括:电源模块、键盘控制模块、液晶显示和语音报警系统接口、心率采集信号输入接口,见图1。