马达控制MCU迈向高端

　　“在目前的电动自行车中，很大一部分采用的是低成本标准MCU。但是越来越多的电动自行车开始采用具有专用马达控制周边器件的标准MCU，以获得更高的效率和灵活性。”朱利安表示，“对于白家电市场，中国政府正在促使制造商开始采用变频技术，以达到更高的效率标准。高性能16位和32位MCU开始用于控制PMSM马达或压缩机，以改善效率和实现无传感器控制。”

　　为迎接挑战，马达控制领域的MCU都在向高端迈进。“针对新形式下马达控制的挑战，需要性能更高的MCU，用于提供逆变频率控制，以获得良好的扭矩响应。这些MCU需具备实时响应能力，以及针对马达控制优化的外设。”石敬岩表示，“比如，面向白家电，MCU应该提供外设来更有效率地管理110~240V交流电源，因为发展中国家电压不稳，变化范围较大。”

　　集成FOC和PFC成为新一代MCU的特点，“我们的8位MCU XC878是全球首款同时提供FOC和有源PFC的产品，能使系统成本下降50%。”石敬岩表示。

　　更进一步，Microchip的Mitra认为DSC才是新一代马达控制所需要的控制器，他称：“MCU非常适合开环马达控制应用，它们也用于闭环传感器应用，也可以用于闭环非传感器应用，如果控制要求不太高的话。这方面的应用例子包括风扇控制、吊窗提手、车库门开门器和厚度控制。但DSC是许多闭环控制和三相马达控制应用的首选产品，此时效率、性能和可靠性是关键因素。”

　　其实，一些MCU中也集成了数字信号处理能力。比如英飞凌的C166内核拥有DSP(MAC)单元用来加快数字运算速度，并针对实时响应进行了优化。“基于C166的产品出货量已经超过5亿个。最新一代XE166是实时响应信号控制器系列，全球开发工具可以免费使用一年。”石敬岩表示。

　　同样，Atmel最新推出的AVR XMEGA也集成了32MIPS的处理能力，配合一个创新性的事件系统(Event System)管理功能，能让外设在无需CPU干预的情况下触发行动。例如，它可以侦测出过电流现象，在没有等待时间(最多2个时钟周期)下停止PWM定时器，以避免损坏电机。

　　“Atmel 32位CAP可定制微控制器则能满足最严苛电机应用的要求，后者可在硬件中解释电机控制的算法，编程加入至金属可编程模块中。在标准微控制器上运行软件实施方法，在响应时间和能耗两方面的效率都是最高的。”Faure表示。

　　MCU除了作为控制器减小马达能耗外，自身的能耗很重要。因此，采用新一代ARM核的MCU在马达控制市场变得流行起来。

　　新一代ARM核开始流行

　　“随着白家电对能源的要求越来越严格，新一代ARM内核在这些MCU中受到欢迎。”ARM中国区总裁谭军表示。

　　比如意法半导体最新推出的STM32就是采用了ARM最新的Cortex-M3内核，“采用Cortex-M3内核的STM32具有低功耗、低成本和丰富外设的特性。”朱利安说道。相比于之前的ARM7核，Cortex-M3内核尺寸减小1/3。STM32面向180度变频控制技术，集成了具有6PWM的定时器及高达1Msps的12位ADC。STM32最适合逆变器白家电。凭借强大的计算能力，STM32 能够执行以前通常需要用到DSP的任务，如缝纫机和伺服马达控制。

　　由于功耗和成本大大降低，基于Cortex-M3的32位MCU还进入了更多新兴应用领域，如白家电中先进的人机介面；此外，STM32还在玩具市场创造新兴应用，比如有厂商设计出高智能会说话的福娃系列。

　　“为了方便用户使用，意法两年前决定要优化和精简MCU产品线。未来STM32系列将会覆盖高端8位、16位以及32位的应用，我们要让用户以8位的价格，享受32位的性能。”朱利安表示。

　　谭军认为，以前大家用不同的平台开发产品，开发风险、故障率和成本都很高，且不便于整合。现在更多的开发人员希望使用同一种开发平台来设计不同的产品，降低开发风险及成本。因此，制造商在选择MCU时逐渐看重平台化，即选择软件可兼容、成本低、来自同一平台的MCU。因此ARM在工业控制市场的前景非常广阔，“去年，基于ARM的MCU出货量超过1亿，预计到2010年将达10亿个。”他说。

　　马达控制市场，欧美系仍占主导

　　虽然台湾地区及中国大陆的MCU厂商正在迅速崛起，但受访的欧美厂商认为，目前在马达控制市场占主流的仍是欧美及日系厂商。

　　“要想在MCU市场取得成功，不仅要在硅片方面进行投资，而且需要在设备、系统解决方案和客户支持等多方面投资。厂商必须在上述这些领域投入足够的资金，才能跻身这个市场。”Sumit Mitra分析道。

　　石敬岩也指出，欧美和日本厂商将继续主导中国MCU市场，这是因为他们过去曾投资于各种MCU系列产品，积累了丰富的应用技术，且具有得到实际检验的成套开发工具支持开发。

　　此外，有些应用具有安全规定或者要求长期供应，同时提供可靠的质量保证，这样才能被客户所接受，例如需要符合Q100-F、SIL3和Class B等标准。“后来者难以在短期内克服这些因素，尤其是因为要在产品组合、竞争力和工具链方面进行长期投资。”他说。