浅谈控制器发展方向 PC-based和更智能

【中国数字视听网讯】无论是产品技术或应用，微控制器均扮演着最重要的关键角色；在一般性的控制功能应用中，也随处可见微控制器的身影，在可携式上网装置、智慧型消费性电子产品、自动化控制、车用资通讯系统等嵌入式应用的成长驱动下，选择合适的控制器产品、并充份发挥微控制器所提供之特性，以达成低成本、低耗能、加值化、多功能、强固稳定运作特性等的新产品开发目标。

当然，控制器的选用也受到多项重大趋势的影响，例如：节能议题便是智慧工厂与智慧建筑等工业应用中，长期受到关注与讨论的趋势。同时，为了以经济实惠的方式达成效率，另一个趋势是将个别电子系统整合于通讯网路中。此外，各国立法方向也加速了市场对于工业系统安全功能之需求。

这些趋势如何影响微控制器的选用？运算效能需求提高，需要更强大的演算法。对特定应用周边的需求提高，让功率与类比元件迈向更高效能。

通讯堆叠、作业系统及更精细控制的软体也刺激了对于高阶程式设计管理软体复杂度的需求。除了微控制器标准功能外，安全应用也要求所有运作状态达到适当品质水准，以及10年以上的标准产品使用寿命。

MCU性能已包括如高性能多核设计、整合数位讯号处理、更强大的I/O控制、网路通讯、甚至是热门的触控功能等创新应用陆续登场，对产品工程师而言，如何融会智慧应用趋势、并贯通到产品设计之中，不只是其关键性的任务，更是企业不可忽略的课题，其重要性可谓相当关键。

工业微控制器供应商，也可从三大方面因应这些趋势：

1.针对特定应用量身打造微控制器架构，例如，利用硬体讯号结合数个计时器单元，打造3阶变频器。

2.长期稳定地供应特定元件。

3.采用更具效率的方法，克服不断提高的软体复杂性。

更快速的控制回路与更先进的演算法，需要具备DSP功能的核心架构，以及快速的快闪记忆体。最佳化的周边可更快速精确地测量类比讯号，以及提供更快速适当的PWM(脉冲宽度调变)生成。以这些特性为基础，在类FPGA方法中结合标准微控制器周边，可让系统开发人员根据应用，量身打造微控制器硬体。

提升连线能力是工业系统合理的下一步，好处是实现更理想的系统互通性、更容易的系统整合、管理及维护。

其中包括两项层面：即时重要网域内部的连线能力，以及通往「外部」世界的连线能力。UART、SPI、IO-Link等简易标准或专属通讯协定，在即时关键网域CAN内部相当普遍，并具备符合成本效益及稳定可靠等特色。

至于通往外部世界的连线能力，则有两项主要的使用情况：手动更新或下载时，需要USB或SD/MMC等高速介面；远端程序管理、监控或维护的主要趋势则是使用乙太网路。

多项工业研究证实软体复杂度是嵌入式系统发展的主要问题之一，对于开发团队规模相对较小的中小型公司，其中的主要挑战包括通讯堆叠、作业系统整合，以及重复使用最佳演算法。

若要控制软体复杂度，所选的微控制器硬体应具备足够弹性，以广泛支援各种应用和支援平台解决方案，此外，也需要更抽象化的软体开发、第三方编译器及除错器顺利互通。

控制器可谓为工业控制系统的大脑，在工控领域一直扮演着重要的角色。随着机电整合技术的进步，控制器正朝PC-based和更智慧化的方向快速发展，预期未来它将与CAD/CAM、网路、制程监控软体结合，达到更高度自动化的境界。

（编辑：石头）