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MCU作为电子控制系统的主控处理器，所面临的挑战越来越多：工业、汽车等边缘场景应用中，对更高性能、实时控制能力、通讯多样性提出了更高要求。传统MCU需要在更高算力、高通讯速率以及高可靠性方面进行提升。
日前，德州仪器（TI）推出全新高性能MCU产品系列Sitara AM2x，以提升边缘的实时控制、网络互联和智能分析能力。TI中国区嵌入式与DLP应用技术总监师英介绍，Sitara是TI在工业等领域取得广泛应用、且有多年发展历史的产品，最新推出的AM2x是Sitara品牌下全新的MCU系列，它将处理器级的计算性能与MCU的简易设计合二为一，能够帮助工程师实现实时控制、智能分析和网络应用。这款产品的重要意义在于，从架构上相当于重新定义了传统MCU，处理能力比现有器件提高10倍。
TI中国区嵌入式与DLP应用技术总监 师英
如何重新定义传统MCU？
MCU是一个完整的系统，通常包括CPU、闪存、RAM以及通用控制。实时外设是MCU的优势，用于电机控制等应用中，现场的电源处理变换以及快速的I/O控制需求；此外，功能安全和信息安全需求也越来越多被提及，传统MCU中逐渐加入信息安全方面的加速器或协处理器，或是集成相应的功能。
传统的MPU处理器有三大特点：首先是CPU内核性能较高，基本上可达到1GHz以上的处理器性能，目前为止，市场上最大份额的MPU处理器都使用了高阶Arm处理器内核；第二，MPU会集成高性能RAM、DDR等接口，来达到整个系统的内存和数据吞吐量的高速性能；第三，MPU需要越来越多的算力，因此会在内部集成协处理器，用于深度学习、DSP处理和实时控制等；第四，MPU处理器要求的通讯总线的速率、实时性、保密性越来越高，逐渐集成了工业通讯接口，比如千兆以太网、TSN等工业现场所需的高速通讯内核。
师英介绍，在具体的设计中，TI从MCU和MPU的特点出发，把高性能的Arm内核、RAM、高速信号处理，以及工业通讯高速实时总线接口等整合到一起，再加上信息安全等功能和MCU独有的实时外设，设计出了Sitara AM2x系列处理器。在满足设计的便利性和易用性基础上，提供更高的CPU算力性能、更高的信号处理集成度和实时控制外设集成度，同时，在通信功能方面也有TSN千兆以太网接口。
全新的Sitara AM2x系列MCU，可提供10倍于基于闪存MCU的运算能力，缩小了MCU和处理器之间日益增加的性能差距，使设计人员能够在工厂自动化、机器人、汽车系统和可持续能源管理等应用领域突破性能限制。
低功耗、处理器级性能的MCU，满足实时控制和联网需求
AM243x是AM2x系列的首款MCU，它包括四个Arm Cortex-R5F内核，每个内核运行频率800MHz；此外，集成了感应和驱动外设，使工厂自动化能够实现低延迟实时处理和控制，并通过通信加速模块简化实现工业网络。
AM243x器件扩展了TI对多个千兆工业以太网协议和TSN的支持，可实现下一代工厂网络。借助AM243x，工程师可以利用经过认证的、TI直接提供的协议栈支持EtherNet/IP、EtherCAT、PROFINET和IO-Link主站等，从而满足不断发展的工业通信标准。AM243x MCU的片上安全功能支持全新的加密要求，集成的功能安全机制、诊断和辅助功能可帮助系统集成商在其工业设计中达到IEC 61508标准的安全完整性等级(SIL) 3要求。
师英介绍，高实时处理速度在机器人等工厂设备中至关重要，其中快速计算能力与MCU内部存储器的高速访问，可同时帮助提高机器人的运动精度和运动速度，从而提高生产率。额外的处理能力也便于设计人员能够进一步分析预测性维护等功能，从而减少工厂车间的停机时间。在典型应用中，AM243x器件可以在消耗不到1W有效功率的情况下达到这一性能水平，使工厂运营商能够延长电源寿命，并降低运营成本和能耗。
据介绍，为进一步降低设计和开发的复杂性，TI创建了Sitara AM243x LaunchPad开发套件，可快速评估高性能MCU。在评估工具和Sitara MCU+软件框架的帮助下，开发人员可以尽快开始体验AM243x MCU开箱即用的精确实时控制和工业联网功能。
MCU的“跨界”趋势
当前有三大应用趋势非常明显：新兴应用需要更高等级的系统集成和边缘智能，工业和汽车系统依赖实时控制和决策，分布式通信和自动化趋势需要更高的网络带宽。这对传统的MCU提出了不同于以往的性能和功能需求，在这些趋势之下，我们可以看到传统的MCU纷纷“跨界”，与MPU等处理器的界限在日渐模糊。
对此，师英也分享了他的观点。他认为，整个市场对电子控制系统的要求在快速变化，这和人工智能、工业4.0等各种应用需求的推动密不可分。面对越来越多的客户需求，TI设计了这样一款产品。AM2x与之前的AM6x系列在软件上兼容，共享一套软件开发SDK，从这个层面看，AM2x不光是实时高速的高性能MCU，也是TI整个嵌入式产品系列的一部分。TI希望在传统MCU和MPU之间搭起桥梁，并且在性能和开发习惯方面向上兼容，以更好地满足最新市场需求。
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