淺談ARM智能工業(yè)嵌入式微處理器

　　在科技飛速發(fā)展的今天，我們周圍一切都發(fā)生著翻天覆地的變化，而傳統(tǒng)工業(yè)也正經(jīng)歷著一場有著“第三次工業(yè)革命”之稱的深刻變革。這場變革正發(fā)生在我們的身邊，其核心是“制造業(yè)數(shù)字化”，即為“智能工業(yè)”。

　　“智能工業(yè)”是將具有環(huán)境感知能力的各類終端、基于泛在技術(shù)的計(jì)算模式、移動通信等不斷融入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，大幅提高制造效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和資源消耗，將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能化的新階段。智能工業(yè)的實(shí)現(xiàn)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的滲透和應(yīng)用，并與未來先進(jìn)制造技術(shù)相結(jié)合，形成新的智能化的制造體系。所以，智能工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)在于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)在于智能嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。嵌入式微處理器具有性能強(qiáng)大、體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)階段ARM微處理器作為嵌入式系統(tǒng)主流趨勢代表，受到越來越多的關(guān)注。由于ARM公司通過授權(quán)方式與全球主要半導(dǎo)體公司均有合作，導(dǎo)致ARM芯片類型繁多，應(yīng)用方向各有側(cè)重，增加了國內(nèi)開發(fā)者進(jìn)行芯片選型的難度。

　　在消費(fèi)類電子中主要有蘋果、高通、三星、英偉達(dá)等公司的ARM芯片主宰江湖，這些公司生產(chǎn)的 ARM芯片性能強(qiáng)大，接口豐富，擴(kuò)展性強(qiáng)，程序移植方便，但生命周期短、不能適應(yīng)惡略環(huán)境等特點(diǎn)并不適合智能工業(yè)應(yīng)用。智能工業(yè)領(lǐng)域所需的ARM芯片要求有更高的可靠性，更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，更長芯片生命周期。接下來將介紹兩家有代表性的ARM智能工業(yè)嵌入式處理器的公司飛思卡爾（Freescale）和德州儀器（TI）以及其相關(guān)的嵌入式處理器產(chǎn)品線。 

飛思卡爾半導(dǎo)體i.MX系列ARM處理器

公司簡介

　　飛思卡爾（Freescale™ Semiconductor），是美國的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商。2004年由摩托羅拉半導(dǎo)體部組建。總部位于德克薩斯州奧斯汀，是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司。飛思卡爾的主要產(chǎn)品為面向嵌入和通訊市場的芯片，同時飛思卡爾還是POWER體系芯片的重要提供商。飛思卡爾也是第一個將MRAM商業(yè)化的廠商。

ARM系列

　　飛思卡爾自ARM7開始即與ARM公司開展合作，經(jīng)過不斷的換代升級形成了獨(dú)特的i.MX系列多媒體應(yīng)用處理器，以其出色的性能、超低的功耗和豐富的多媒體內(nèi)容的支持，受到全球開發(fā)者的青睞。截止2013年初已正式推出基于ARM CoertexA9的包含單核、雙核、四核在內(nèi)的i.MX6X系列處理器。飛思卡爾i.MX處理器主要面向工業(yè)、監(jiān)控、汽車電子等行業(yè)。

工業(yè)應(yīng)用

　　優(yōu)勢：芯片生命周期長、性能穩(wěn)定、具備為環(huán)境苛刻的應(yīng)用，如軍事、航空航天、工業(yè)和汽車系統(tǒng)等提供的工業(yè)級至汽車級的產(chǎn)品。值得一提的是飛思卡爾在汽車電子領(lǐng)域占據(jù)了70%的行業(yè)份額，被稱為汽車電子中的“英特爾公司”。基于汽車行業(yè)自身特點(diǎn)，飛思卡爾芯片的溫寬、穩(wěn)定性和8-10年的生命周期都非常適合工業(yè)方向的應(yīng)用。

　　劣勢：

　　1、芯片成本較高，開發(fā)難度較大。

　　2、原廠推薦周邊芯片均為歐美芯片，采購難度大。一般需要通過國內(nèi)的飛思卡爾第三方獨(dú)立設(shè)計(jì)公司（IDH）協(xié)助，完成本土化工作。 

      3、飛思卡爾技術(shù)支持力量主要針對一線客戶即國際化大公司如微軟、博世等，國內(nèi)公司很難從原廠獲得必要的支持，也需要通過第三方公司協(xié)助。

飛思卡爾i.MX系列嵌入式處理器，見下表。

德州儀器（TI）OMAP系列ARM處理器

公司簡介

　　德州儀器（英語：Texas Instruments，簡稱：TI），是世界上最大的模擬電路技術(shù)部件制造商，全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體跨國公司，總部位于美國德克薩斯州的達(dá)拉斯。德州儀器的歷史可以追溯到1930年，以開發(fā)、制造、銷售半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)技術(shù)聞名于世，主要從事創(chuàng)新型數(shù)字信號處理與模擬電路方面的研究、制造和銷售。除半導(dǎo)體業(yè)務(wù)外，還提供包括傳感與控制、教育產(chǎn)品和數(shù)字光源處理解決方案。

ARM系列

　　TI 所生產(chǎn) ARM 解決方案的數(shù)量超過其他任何制造商，始終穩(wěn)居 ARM 型產(chǎn)品頭號供應(yīng)商的地位。TI 整個微控制器 (MCU) 和微處理器 (MPU) 產(chǎn)品系列擁有近 1,000 種極具差異化功能的 ARM 器件。TI 其它基于 ARM 的解決方案包括應(yīng)用極廣的OMAP移動應(yīng)用處理器、達(dá)芬奇 (DaVinci) 數(shù)字媒體處理器，以及Integra DSP+ARM處理器等。

工業(yè)應(yīng)用

　　2012年底由于智能手機(jī)和平板電腦芯片市場上的失利，TI宣布開始將處理器重心轉(zhuǎn)向工業(yè)、汽車電子等領(lǐng)域，更加專注于具有較長生命周期的嵌入式應(yīng)用上，這無疑對智能工業(yè)嵌入式處理器發(fā)展是一個利好消息。

　　TI面向工業(yè)、軍用領(lǐng)域主要是Sitara系列嵌入式處理器，見下表。

　　可以預(yù)見，隨著智能工業(yè)化的快速推進(jìn)，以ARM智能工業(yè)嵌入式處理器為代表的智能工業(yè)嵌入式系統(tǒng)在不遠(yuǎn)的將來必會得到廣泛應(yīng)用。鑒于現(xiàn)階段優(yōu)秀的ARM智能工業(yè)嵌入式處理器都由國外公司提供，國內(nèi)的研發(fā)公司和機(jī)構(gòu)在選型、采購、溝通、對接、技術(shù)支持和完成項(xiàng)目本地化方面，會遇到方方面面的困難，而有些困難僅靠自身難以解決。為此建議通過國內(nèi)的第三方獨(dú)立設(shè)計(jì)公司（IDH）協(xié)助解決。這些獨(dú)立設(shè)計(jì)公司多集中在北京、上海、深圳等國內(nèi)科技前沿城市。其中一些公司如飛思卡爾系的辰漢電子和TI系的合眾達(dá)等有原廠背景，公司骨干成員曾在相關(guān)外企技術(shù)部門任職，這些公司經(jīng)過多年的經(jīng)營，具備穩(wěn)定的供貨渠道與足夠的技術(shù)儲備，可以協(xié)助國內(nèi)研發(fā)公司與機(jī)構(gòu)解決研發(fā)不同階段中遇到的一些問題，避免多走彎路。在此，預(yù)祝我國智能工業(yè)革命成功！