2022年的创新组件和解决方案_Stuart Cording.pdf
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1、敬请登录网站在线投稿()年第期 年的创新组件和解决方案作者 ()译者禾沐 引 言疫情为电子产业的工程师和高管们带来了诸多挑战。尽管在人员、物流和供应链多方面都遭遇了困难,但是业界的创新依然没有停止。让我们来看看最新的创新芯片和解决方案都有哪些。近两年间,购买芯片是一件很困难的事情,但是从 年的贸易情况来看,全球的设计团队展现了极大的活力。研发新产品的热情可能源自线下展会的恢复。更进一步的分析表明,许多领域都产生了真正的进步,从小型模拟芯片到能够改变汽车产业的芯片技术。汽车的性能和安全汽车产业的未来在于销售有着机械外壳的软件,这已经是公认的事实。软件定义汽车()会让这变成现实,汽车在其生命周期中
2、会不断接受软件升级,并实现新的功能。宝马已经开始提供功能即服务(),在英国,座椅加热需要按月付费。这将大幅改变汽车电子,特别是软件的开发过程。与其说为每一个功能增加一个电子控制单元(),比如升降窗,不如说多个功能会被整合到几个强大的控制器中。这些控制器由车载以太网相互连接,安装在一台高性能计算机()的周边。车载以太网就是我们熟知的以太网协议的单对实现,采取这一方式时不能牺牲汽车安全等级()和安全要求。恩智浦先进的 和 实时处理器(见图)运用多核芯片实现了汽车上关键的可确定性要求,在符合 的同时达到了前所未闻的 时钟速率。芯片上有个 ,它们可以各自独立运行,也可以协同运转。例如,一个 专门进行系
3、统管理,另外两个为 汽车通信提供加速。最后一个 控制硬件安全引擎()的功能,是一个安全系统的重要组成部分。图恩智浦的 系列实时处理器针对新的软件定义汽车架构开发,支持从核心到引脚的虚拟化(来源:恩智浦)年第期 从核心到引脚的虚拟化片上系统()为了同时支持多功能,其上搭载了虚拟机监视器,这让 可以独立运行多个操作系统(通常为 和 兼容的操作系统)。运行虚拟机监视器的处理器通过内存管理单元()将这些 相互分开,并且分配硬件,比如将 设备连接到正确的 和分享同一个以太网口。不过,和 并不是如此。这两款芯片支持从核心到引脚的虚拟化,意味着 的外设分配在硬件中实现,这降低了软件开销,简化了分配过程,并确
4、保一个 上的失效不会影响另一个。这一特性还支持进行通用()操作时,虚拟 需要的寄存器引脚能够配置成一个专门的虚拟寄存器(不会看到物理寄存器的全部引脚)。现有的芯片基于 技术制造,但是 总监 认为,未来芯片制造将会基于 技术。业界已经认识到了这类芯片的重要性,博世工程副总裁 表示:“这些芯片相比嵌入式 的性能增长超过两倍。”此外,恩智浦的芯片赢得了嵌入式世界()硬件奖。随着汽车电气化和电子化的不断推进,它们背后的技术值得给予更多关注。工业网络中的单对以太网工厂中大量的线缆和连接器很明显有改进的空间。目前,根据不同的价格、安全要求和特定应用的需求,市面上有着数量众多的现场总线标准。其中的大多数不支
5、持多点线路,这意味着许多线缆会直接连接到一个可编程逻辑控制器()上。通过利用单对以太网()能够改善这一情况,是在已有的以太网标准上制定的一系列扩展标准。直到现在,只有微控制器整合了与 相关的硬件。安森美 的发布改变了这一点,它是一个独立的 控制器,整合了物理层和数据链路层的支持。这个设备可以通过串行外设接口()协议连接到一个包含驱动程序的标准微控制器嵌入式处理器芯片上(一般运行 或 ),比如树莓派。控制器支持最少个 以上距离的多点线路节点,如有需要,支持最多 个节点和更远的距离。为了在有很多电气噪声的工厂中保持较高的可靠性,芯片使用一系列创新的噪声隔绝措施。数据链路层还有可选的 物理层防冲突(
6、)标准,通过轮询仲裁避免冲突,能够将网络利用率提高到近 。助力物联网随着物联网()设备的增多,我们很自然地会质疑,只使用电池作为设备电源是否合适。位于荷兰代尔夫特的无晶圆厂半导体创业公司 专门研究了这一问题,他们最新的电源管理集成电路()(代号“硅藻”)是一个面向低功耗应用的能源收集解决方案(见图)。它能够运用多种电能来源(太阳能电池板、热电发电机和压电器件的振动等)向毫瓦和微瓦级设备供电,特别是智能可穿戴设备和无线传感器。已经搭建了多个演示原型,包括电子货架标签和电视遥控器。图来自无晶圆厂创业公司 的“硅藻”让你可以从多种不同的电能来源中高效地收集能源当然,收集到的能源首先要被存储起来,这样
7、设备才能够使 用。发 布 了 新 的 存 储 技 术 (见图),这一固态存储解决方案运用锂基氧化物多层电池,将锂铁电池和多层电容器的优点结合在一起。此类电池不会泄露或者爆炸,所以即使在真空中也可以安全使用。电池大小和 多层陶瓷电容器()的尺寸一致,是类似的超级电容电池大小的十分之一,可以直接贴片并采用典型的回流焊法,一千次充电循环后电池还可以提供原有容量的。的典型电压为 ,容量为 时,运行时环境温度范围为 。电池的 放电速率让它可以支持蓝牙低功耗()信标。图 的可充电固态表面贴装电池 运用了锂基氧化物多层结构敬请登录网站在线投稿()年第期 物联网之星 面临的另一个挑战是各种不同的技术各自为政,
8、例如 平台和无线网络,针对类似的问题有 个不同的应用。(物联网之星)是一个旨在解决这一问题的社交组织,在业界举办贸易会时他们会组织线下活动。关于在解释 的社交活动如何帮助人们共同探索 产 业 的 共 同 问 题,开 发 者 关 系 部 的 解释道,他们为 的开发者和供应商提供分享经验的平台,无论是低功耗设计、平台整合,还是无线技术。本文截止时,他们的下一个活动将会在巴塞罗那的世界移动通信大会()期间举行。是 社区的另一位成员,在嵌入式世界()期间的 活动中,她宣布了新的创业公司 。担心 设备过于依赖于传统的部署过程,而没有充分利用云服务,其结果是空中升级()和新应用的部署都十分困难。正在搭建一
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