飞思卡尔FTF2012:构想行业未来,推动科技创新

本文作者:飞思卡尔半导体       点击: 2012-08-24 00:00
前言:


第七届飞思卡尔技术论坛(FTF)8月14-15日在北京盛大开幕,这是飞思卡尔技术论坛自2005年创办后第二次在北京举办,也是刚上任不久的飞思卡尔半导体总裁兼首席执行官Gregg Lowe先生上任后的中国首秀。从2005年创立开始,FTF在全球已经吸引了超过48000名参会者。

这一业界年度盛会汇聚了企业领导人、各领域的专家以及嵌入式设计工程师,带来业界最新的技术、工具和生态系统,共同构建嵌入式技术的未来。本次盛会有2000多名业界人士注册参与,多达110 小时的最新技术培训和动手实践研讨会将探讨飞思卡尔及其合作伙伴的产品和技术,包括汽车电子、消费电子、医疗、工业电子、网络、智能能源和支持技术七个细分市场。交互式技术实验室将提供来自飞思卡尔与其的合作伙伴的超过75种产品和技术演示。

开幕式上,Gregg Lowe先生及其他飞思卡尔高层管理者将与来宾交流分享最新的科技成果、深入分析市场热点动态以及展望未来科技发展趋势。Gregg Lowe先生表示:“飞思卡尔技术论坛的目标是要突出我们全面的生态系统。飞思卡尔致力于为简化设计提供支持,以便开发者可以专注于将创新更快推向市场。”

从本次FTF中,明显感到飞思卡尔的发展策略进行了调整,在强调全面的生态系统同时,更加注重突出自身优势,在汽车、通信、MCU、传感器应用这些传统优势领域加大力度,开发出相当数量具有针对性的产品及解决方案。

汽车电子——关注小引擎、新能源市场
与南京航空航天大学合作推出空间矢量调制 –直接转矩控制(SVM-DTC)解决方案

2012年8月14日,飞思卡尔半导体与南京航空航天大学日前联合宣布,双方合作推出无位置传感器型空间矢量调制—直接转矩控制(SVM-DTC)解决方案。该创新解决方案基于飞思卡尔数字信号控制器(DSC)56F8xxx系列,并极好地解决了压缩机、风机控制应用在绿色环保、高性价比、面市时间和自适应性等方面的多项要求。

与当前业内采用的其它控制算法相比,SVM-DTC是一种结构简单、动态性能良好的自适应电机控制算法,具有低噪音、低振动等特点。SVM-DTC不依赖于转子参数,控制回路较少,因此能轻松适应不同电机型号的需求。

飞思卡尔的下一代DSC产品系列MC56F8xxx集成了高速模拟功能和高效16/32位数字信号处理器内核,可以对电源(数字电源转换)和电机提供精确的数字控制。MC56F8xxx系列的性能、精密度、准确度和控制能力有助于改善各类应用的系统稳定性。 

南京航空航天大学自动化学院教授黄文新博士表示:“基于56F8xxx DSC系列的SVM-DTC解决方案,是我们与飞思卡尔的成功合作的范例。飞思卡尔是DSC产品的领先供应商,相信此次创新解决方案的推出将会对电机控制市场产生极大的吸引力。”

安徽合肥同智机电科技股份有限公司总工程师彭松柏表示:“飞思卡尔DSC在其公司多个产品的数字控制系统中得到应用,产品性能稳定,性价比高。尤其与南京航空航天大学合作,采用SVM-DTC解决方案开发了电动汽车及混合动力汽车的电动空调压缩机驱动控制器产品,已经过长达两年的测试验证,能效比高,性能处于国内一流,已经批量装车应用在国内知名电动轿车中,并为国内多个自主品牌的新能源车提供了配套样机。我们下一步将对电动空调系统进行系统优化,力争达到世界先进水平。”

飞思卡尔亚太区市场营销和业务拓展总经理张焕麟表示:“56F8xxx系列是帮助改善多种电机能效的理想选择,而实现无位置传感器的控制是市场发展趋势。我们很高兴与南京航空航天大学合作,研发更多更好的下一代基于飞思卡尔DSC系列的ACIM、BLDC、PMSM等电机和压缩机解决方案。”

飞思卡尔与南京航空航天大学的合作早在2005年就已展开,已取得成果的合作项目包括:180度正弦波控制的BLDC,PMSM风扇、冷冻机、空调压缩机、电动车驱动系统等。

面向小型引擎电子控制单元的模拟IC新器件降低了单缸和双缸摩托车、踏板车及其他小型引擎应用的系统复杂性并缩短了上市时间

在20世纪80年代,排放控制法规、燃油经济性和环境方面的问题掀起了为小轿车和卡车制造电子引擎控制系统的第一波浪潮。今天,在小型内燃机市场也出现同样的推动创新的情况。小型引擎市场正在从化油器系统迁移至更加清洁高效的电子点火与电子燃油喷射 控制(EFI) 系统。引擎制造商现已能够设计出能够精准控制引擎事件的更加小巧高效的引擎,从而提高可靠性和燃油效率,帮助减少污染。

2012年8月14日,飞思卡尔半导体公司宣布推出面向运输、工业及消费品行业小型内燃机的单缸 (MC33813) 和双缸 (MC33814) 电子控制半导体。这些用于控制小型引擎的模拟集成电路将能够降低设计复杂性及物料和制造成本,同时帮助客户加快新产品的上市速度,可靠性得到提高,并减少了PCB尺寸。IC完善并扩展了飞思卡尔的摩托车引擎控制产品系列,保留了MC9S12微控制器,但可以进一步的集成和改进的诊断功能。

飞思卡尔副总裁兼模拟、混合信号与电源事业部总经理Gavin Woods说:“在减排、全球性的环保呼吁以及提高能效等因素的作用下,越来越多的小型引擎制造商正在部署电子引擎控制系统,包括面向电动自行车、小型摩托车和动力器件的EFI、e-Carb及电子点火系统等。 “现在的解决方案基本上都依赖单独分立器件方案。 飞思卡尔的新型模拟器件正好满足领先摩托车和踏板车引擎电喷ECU开发的要求。
  
MC33813和MC33814的目标应用中都包括摩托车、轻型摩托车、踏板车和三轮摩托出租车使用的单缸和双缸汽油发动机。此外,上述器件也适用于大量户外动力设备采用的小型引擎,如割草机、园艺拖拉机、切割机、刨边机、链锯、除雪机和吹叶机、土地耕整机、发电机及舷外引擎等。

MC33813是面向单缸摩托车及其他小型引擎应用的引擎控制模拟电源IC。它由5个集成低端驱动器及2个预驱动器组成;MC33814主要面向采用双缸引擎应用。它由6个集成低端驱动器及3个预驱动器组成。
 
这两款IC中都包括1条可变磁阻传感器(VRS)输入电路、1个使用外部传输晶体管的电压预调器、以及2个5伏内部调压器(一个用于MCU VCC供电,另一个用于受保护的传感器供电)。 此外,这两款IC中还包括带看门狗的1条MCU重置控制电路、面向诊断通信的1个ISO 9141 K-Line接口以及1个串行外设接口(SPI)。 低端驱动器最多可驱动2个燃油喷射器、1个灯泡以及2个继电器或其他负荷,如燃油泵及转速计。 预驱动器能够驱动IGBT或MOSFET晶体管,以便控制点火线圈及HEGO加热器。这些设备封装在采用裸焊盘的48针脚LQFP中。 这些设备封装在采用裸焊盘的48针脚LQFP中。

ECU参考设计可以覆盖双缸的功能需求。 为MC9S12 MCU系列提供了低等级驱动器,以便通过SPI利用改进的诊断报告。 提供了软件以便跟踪曲轴位置、读取模拟传感器、确定燃油量和点火时间。与S12EXP针脚兼容的校准器件将保留,使用K-line诊断的新型经济高效的校准解决方案正在开发中。

MC33813和MC33814目前已提供量产样件,计划在2013年第3季度投入批量生产。MC33813的1万件产品的单价为1.69美元(USD),MC33814为2.06美元。MC33813和MC33814都包括在飞思卡尔的产品长期供货计划中,最少供货15年。

面向汽车HVAC控制的参考解决方案

随着亚太地区汽车电子行业的快速发展,消费者也开始寻求更丰富的内容和更好的驾驶体验。我们新推出的HVAC控制参考解决方案,并提供飞思卡尔全球解决方案中心的技术支持,使我们的客户能够在市场中快速部署新的系统,向车辆中添加消费者喜欢的新功能,同时降低总体开发成本。”飞思卡尔汽车、工业和多市场解决方案事业部产品解决方案副总裁Steve Pancoast说。

2012年8月14日,宣布推出两款汽车供暖、通风与空调(HVAC)参考控制解决方案,旨在提供完整的、生产就绪型硬件和软件解决方案,以帮助原始设备制造商(OEM)和一级供应商缩短开发周期并降低总体研发成本。
 
这两个参考解决方案提供一个低功率、低成本、多功能和多扩展平台,并可以根据用户在12V或24V汽车HVAC系统中的具体需求进行定制。 此两款参考解决方案集成了飞思卡尔S12G和S12HY 16位微控制器(MCU),以及具有关键电机控制算法的MC33905、MC33932和MC33937模拟器件。基于S12G的解决方案可驱动常用的HVAC系统中的所有电机类型,例如无刷直流、DC及步进电机。该设计在HVAC运行中提供能源节省模型,低噪音环境,可配置自动气候控制和传感故障检测等高级特性。
 
汽车HVAC电子控制平台

此次推出的两个参考解决方案是飞思卡尔平台产品创建计划的最初部分,以便提供从入门级到高级汽车HVAC控制设计的解决方案。这些解决方案可以根据环境温度,湿度及空气质量等参数的变化,自动调节车内温度、吹风和除雾,并自动切换空气内外循环系统。另外,该参考解决方案中的LCD液晶屏可显示丰富的内容,包括温度、风速和日历等,从而提供更加便捷、舒适和安全的驾驶体验。 

通信——注重高性能、灵活性以及成本效益间的平衡
旗舰产品MSC8156 DSP在华为的TD-SCDMA基站中获得广泛部署

2011年8月14日,华为公司宣布选择飞思卡尔的MSC8156数字信号处理器(DSP)作为其最新一代TD-SCDMA基站的关键处理引擎,并用两年的时间完成了基于该飞思卡尔器件的部署。MSC8156 DSP对于华为的TD-SCDMA基础设施设备迅速获得中国运营商的采用功不可没,华为最近还选择飞思卡尔DSP帮助其最新的产品在未来获得运营商部署。

华为选择飞思卡尔半导体的MSC8156 DSP为其数量众多的TD-SCDMA基站提供高性能数字信号处理功能。飞思卡尔MSC8156 DSP交付了高处理性能、编程功能、高速内置加速器和接口,帮助华为交付可扩展、低成本、高能效的基站,将TD-SCDMA无线网络的性能提升到更高水平。

华为无线网络业务部首席技术官陈曦表示:“华为致力于提供以客户为中心的解决方案和产品,其中利用了飞思卡尔MSC8156 DSP的性能和编程功能。飞思卡尔产品提供了超高效率的DSP内核和加速器,使我们能够在基站中提供业界数量最多的TD-SCDMA载波,同时提高了系统的灵活性,从而显著改善了华为基站的整体效率。”

飞思卡尔的MSC8156 DSP专门针对各种宽带无线标准(包括TD-SCDMA)进行了调优,因此可以为华为TD-SCDMA 基站内部的物理层处理提供强大的动力。 该器件在 SC3850 StarCore®内核技术的基础上采用6个DSP内核,实现高吞吐量和遵从标准的基带加速器,支持最新的无线标准,同时还使用了高速接口,如Serial RapidIO、PCI-Express,以及满足各种系统拓扑和高吞吐量需求的千兆以太网,所有这些都极大地提升了无线宽带基站设备的能力。

“我们非常高兴华为的高级基站产品组合能够采用飞思卡尔的产品。 华为通过广泛采用MSC8156 DSP交付了世界一流的产品,并成功获得了中国主要运营商的部署。”飞思卡尔无线接入部总经理Scott Aylor表示。

除了提供强大的基站DSP产品组合外,飞思卡尔还是全球领先的RF功率解决方案提供商,专门面向蜂窝基础设施设备,并已与华为成功建立了长期的RF技术协作。 华为还采用了飞思卡尔广泛的QorIQ®和PowerQUICC®通信处理器产品,专门针对其无线基础设施应用进行了优化。

MCU——Kinetis L系列挑战TI久负盛名的MSP430

基于ARM Cortex-M0+的Kinetis L系列MCU,将于2012年8月14-15日在飞思卡尔技术论坛中国站上首次展示。作为市场上首款基于新型ARM Cortex-M0+内核的MCU系列,同时也是业界能效最高的MCU,Kinetis L系列反映出当今技术趋势的一个缩影:人们欣喜地看到了传统观念与现代技术的融合。 传统入门级 8位 MCU 的低功耗、低成本和易用性,与先进的32位MCU 的高能效、功能集成及更多软件工具支持相结合。采用Kinetis L系列的诸多应用,如小家电、游戏配件、便携式医疗系统、音频系统和电源控制系统等,现在能够实现更高的性能,提供更多的功能,同时不用增加功耗或系统成本。

Kinetis L系列基于飞思卡尔90纳米薄膜存储器 (TFS) 技术,它通过创新的低功耗 MCU平台、操作模式和节能外设实现出色的能效,对Cortex-M0+内核进一步予以完善。这些功能相互结合,提供良好的运行和休眠电流,使应用能够延长处于深度休眠模式的时间,从而最大限度减少CPU活动并延长电池寿命。 

现有10种低功率操作模式可供选择,使得设计人员能够极精确地控制系统功耗。其中包括多个低功耗模式(50uA/MHz 的低功耗运行模式),它们最多可将功耗降低95%,并同时继续保留Cortex-M0+ 的全部处理功能。这些模式还可使MCU能够从省电状态快速唤醒,待处理完数据后迅速返回休眠模式,从而延长应用程序的电池寿命。这些优势都在飞思卡尔技术论坛的主题演讲上通过Kinetis L系列能效模块一一进行了演示,通过CoreMark 基准测试分析,Kinetis L系列的能效的特点在很多方面超越了TI现有的MSP430产品线。 

Kinetis L系列MCU提供多个低功耗智能外设,即使在MCU处于深度休眠模式时也能维护正常功能,因此可实现少消耗多工作。DMA控制器、计数器、定时器、通信接口、ADC、比较器都能够在不占用CPU 的情况下做出自己的决策。传统的MCU必须激活主时钟和处理器内核才能执行任务,即使是执行琐碎的任务,如发送或接收数据、捕捉或生成波形或模拟信号采样时也是如此。Kinetis L系列外设不需占用内核或主要系统就能执行这些功能,从而大大降低能耗并延长电池寿命。

功能集成和可扩展性

Kinetis L系列的每个家族都有可扩展的闪存选项 (8-256KB)、不同的引脚数(24-121个引脚)以及多个模拟、通信、定时和HMI外设,从而为产品线的终端扩展提供了简单的迁移路径。Kinetis L系列MCU在引脚和软件方面彼此兼容,同时还与Kinetis K系列MCU(基于ARM Cortex-M4 内核)相互兼容,如有必要,可提供迁移路径来实现DSP性能和先进的功能集成。所有Kinetis L系列的共同特点包括:
•48 MHz ARM Cortex-M0+ 内核
•12/16 位高速模数转换器
•12 位模数转换器
•高速模拟比较器
•低功率触摸感应,可从省电状态触摸唤醒 
•功能强大的定时器,适用于一系列广泛应用,包括电机控制

Kinetis L系列包括5款MCU产品系列-KL0 / KL1 / KL2 / KL3 / KL4。KL0/1/2产品计划于2012年9月推出。KL3/4产品计划于2013年初推出。

•KL0 系列-Kinetis L系列的入门级产品,提供8到32KB闪存和24到48个引脚。与8位S08P系列引脚兼容,与其他所有 L 系列的软件兼容
•KL1 系列-提供32至256KB闪存,外加通信和模拟外设选项,提供32到80个引脚,与所有 L 系列及 K 系列中的K10 (Cortex-M4)的软硬件相兼容
•KL2 系列-提供32到256KB闪存,新增USB 2.0全速主机/设备/OTG,有 32到121个引脚。与所有 L 系列和 K 系列中的K20 (Cortex-M4)的软硬件相兼容

开发简单

Kinetis L系列的硬件和软件设计旨在满足入门级系统开发人员的需求。创新产品包括Freedom 新型板卡 (FRDM-KL25Z)——这是一款小型的超低成本开发系统,其尺寸大小与Arduino平台兼容,内含一套丰富的第三方扩展板选项和下一代 USB 调试接口,并在北京飞思卡尔技术论坛上进行了展示。 

飞思卡尔CodeWarrior IDE包括Processor Expert——这是基于GUI的设备感知型软件生成工具,无需编写外设启动代码或设备驱动程序。Kinetis MCU Solution Advisor 是基于web的应用,带有交互式MCU产品选择器,有助于确定最适合给定应用的MCU。

Kinetis L 系列 MCU 的定价为购货数量达10,000 件时,每件零售价为 0.49美元。飞思卡尔Freedom开发平台预定将于2012年第三季度开始供货,建议零售价为12.95美元。

传感器应用——新推出小封装高性能Xtrinsic加速计

据 IHS 公司预测,未来五年全球智能手机和平板电脑运动传感器技术的收入将翻番,从2011年的11亿美元上升至2015年的19亿美元。随着市场对更小、更轻薄型移动器件的需求不断增长,具有高级嵌入式特性的紧凑型加速度传感器是在最新型器件中提供复杂应用的关键。

IHS总监兼MEMS和传感器高级首席分析师 Jérémie Bouchaud 表示:“移动器件领域是MEMS市场强大的推动因素。 在该领域强劲增长的推动下,以及消费者在其互联器件中对MEMS驱动的功能的需求不断增加,我们预计到2016年在智能手机和平板电脑领域加速计和其他MEMS传感器将达到近100%的渗透率。”
 
在2x2 mm小型封装中新推出新型高性能、低功率的三轴加速计。引脚兼容型 Xtrinsic MMA8652FC 12 位和 MMA8653FC 10 位加速计具有噪音低、运动精度高等特点,适用于对功率和空间具有限制的移动器件,包括智能手机、平板电脑、数码相机、便携式导航解决方案和医疗应用等。 

与上几代产品相比,新推出的三轴加速计将体积缩小了56%,飞思卡尔通过这些新的器件扩展了其三轴加速计系列,是需要小尺寸和低功耗的器件的理想之选。
 
飞思卡尔Xtrinsic MMA8652FC和MMA8653FC是基于MEMS(微机电系统)的加速计,功能丰富,可支持姿势检测、图像稳定、点击控制、防盗、下跌和自由落体检测等系列功能。MMA865xFC加速计与飞思卡尔传感器工具箱开发工具结合,支持更简单、更高效的设计周期,帮助开发人员缩短面市时间和缩减成本。凭借MMA865xFC产品系列,系统设计者可以轻松地在其产品中集成方向检测等标准功能,以及电子罗盘(eCompass)和定位服务等更先进的应用。
 
飞思卡尔副总裁兼传感器和致动器解决方案事业部总经理Seyed Paransun表示:“Xtrinsic MMA865xFC加速计系列在当前市场上所有2x2 mm封装中提供的性能最高,这是对我们大量传感器解决方案产品组合的补充完善。设计者使用这些小巧的新型加速计,可以通过嵌入式算法和计算部署新的传感器智能级别,同时不会影响到原有的灵敏度和性能。”

通过与主处理器结合,飞思卡尔MMA865xFC嵌入式加速计有助于做出与上下文环境传感有关的决策,能够非常精确地记录多种器件,如智能手机、遥控器、医疗活动监控器件等的移动。 

MMA865xFC加速计的灵敏度高达1mg/LSB,并且是在一个极广泛的范围(每秒1.5至800个样本)提供六个可由用户配置的采样率。加速计采用飞思卡尔MEMS变频器来改善空间效率,通过片上FIFO(先进/先出)存储缓冲器实现更智能的系统功率管理。当它与主处理器相结合,最高可将功耗降低96%甚至更多,具体取决于微控制器的情况和选定的输出数据速率。

MMA865xFC 三轴加速计与飞思卡尔Xtrinsic电子罗盘和校准软件兼容,通过支持Android®、Windows 8和其他操作系统的浮点和整数代码实现整个范围的功率和性能。此外,它还兼容面向便携式器件的飞思卡尔 Xtrinsic 12轴传感器融合平台。
 
Xtrinsic MMA8652FC 12位加速计和MMA8653FC 10位加速计现已提供样品。 计划在2012年第4季度批量生产,可以从飞思卡尔及其分销合作伙伴处订购,10000件的建议零售价为:MMA8652FC 加速计0.77美元(USD),MMA8653FC 加速计0.66美元(USD)。

飞思卡尔传感器工具箱在公用平台中提供可供加速计、磁力计、压力传感器和触摸传感器同时使用的硬件、软件和附件。 飞思卡尔计划在2012年第4季度 提供LFSTBEB865x开发板卡,建议零售价为75 美元 (USD)。 还具有捆绑选项RDMMA865x,包括具有USB板卡的加速计开发板卡,建议零售价为99 美元 (USD)。电子罗盘校准和补偿算法与MMA8652FC和MMA8653FC加速计兼容,可以通过下载评估。