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用TI感测、连接、控制新方案构建工业和汽车自主系统

用TI感测、连接、控制新方案构建工业和汽车自主系统

2018年第一季度,TI针对工业和汽车领域先后推出一系列全新方案,让客户可以从感测、连接、处理及控制全方位进行产品升级,搭建从传感器到云端的自主系统。

TI半导体事业部中国区业务拓展总监吴健鸿从感知和测量、连接、处理及控制三个角度详细的向21ic记者介绍了应用需求和TI提供的解决方案。

以工业环境为例,大型工厂里会有很多工业机器人等全自动设备,需要实现和外部机器设备的连接。如果工厂里需要有人做控制,HMI触摸按键或触摸屏必不可少,也会有很多传感器在不同的位置去搜集大量数据。这类应用需要有很多传感连接和不同的功能控制。

吴健鸿告诉21ic记者,在感知和测量方面,TI最新的MSP430 MCU适合很多不同的传感应用。例如TI去年推出了集成超声波感应模拟前端的MSP430FR60470,能够有效提高智能水表的精度并降低其能耗。而在工业和汽车领域,高度智能化单芯片毫米波传感器产品组合AWR1x和IWR1x则支持76-81GHz,可以依据不断变化的情况与条件进行动态调节。

新推出的MSP430FR2512和MSP430FR2522 MCU可为暴露于电磁干扰、油、水和油脂的应用提供经国际电工委员会(IEC)61000-4-6认证的电容式感应MCU解决方案。吴健鸿表示,这些新型MCU的功耗比竞争产品低五倍,特色在于支持接近感应和透过玻璃、塑料和金属覆盖层触摸。很多工业应用环境比较苛刻,需要按键使用寿命超过五年、甚至十年,这种情况下金属触摸屏非常适合。很多工业领域的客户邀请TI跟他们去配合开发金属面板的触摸,电梯楼层控制面板就是MSP430FR2512的成功应用之一。

TI的应用工程师向21ic记者讲解了他们在embedded world大会上的展示。在龙头一直冲水的情况下,采用MSP430FR2522 MCU的面板能够确保零误触发,而用户仍然可以与设备进行交互。这意味着对于可能会暴露在有水或潮湿环境中的大小型装置、电动工具甚至蓝牙型扬声器而言,MSP430FR2522是绝佳的选择。


图:采用MSP430FR2522 MCU的面板暴露在有水的环境仍能确保零误触发



在处理和控制方面,当客户搜集很多数据之后,有可能需要在云端做一些运算。实时攻击发生时,需要实时去做运算,同时很快去执行一些处理和控制。基于这个原因,有很多的算法都是需要在本地进行的。TI提供DSP及一些有带DSP内核的MCU,如Sitara处理器,供客户选用。

除此之外,TI还有一个带DSP内核专门针对实时攻击的C2000 Piccolo MCU F28004x。之所以现在很多控制领域都采用C2000平台,是因为是基于DSP内核,还有一个速度很快的ATC转换器,可以快速搜集数据。

F28004x功耗比以前的Piccolo设备降低60%;可选的片上DC/DC转换器可将功耗降低70%,采用TI第四代高分辨率脉宽调制定时器技术采用先进的高频开关技术,可有效提高效率和功率密度。除此之外,这一器件将输入、输出和内部资源相结合,可以灵活地支持控制和保护机制。它的新功能包括:嵌入式实时分析和诊断单元强化了调试功能,超高速串行接口提高了隔离范围内的波特率,灵活的引导模式使开发人员能够减少或消除引导模式引脚,非常适合很多成本比较敏感的电容攻击或者电机攻击。

谈到连接,在工业领域有一些不同于消费领域的连接需求,TI有很完整的方案可以提供给客户。无论是无线、有线的工业的通讯SimpleLink MCU平台都能覆盖。

日前,TI推出SimpleLink家族的第六代产品,这些新器件为Thread、Zigbee、Bluetooth 5和Sub-1 GHz提供业界领先的低功耗和同时运行多协议多频段连接。据吴健鸿介绍,新一代产品的共同点是采用性能更高的ARM Cortex-M4内核,并有更大的Flash存储空间。新型无线和主MCU在行业中持续实现最低功耗,在纽扣电池中使用寿命超过10年。值得一提的是,CC13x2和CC26x2无线MCU为以下加密协议提供新的安全硬件加速器:AES-128/256、SHA2-512、椭圆曲线加密(ECC)、RSA-2048和真随机数生成器(TRNG),有效提升了无线连接的安全性。

在Embedded world大会上,TI的应用工程师也演示了基于SimpleLink MCU搭建的从传感器到云端的整个系统。以家庭和楼宇自动化末端设备温度控制为例,顶端节点是恒温节点。改变恒温器的设定值,例如调高到99,温度节点以固定间隔将温度报告回恒温器。只要设定值高于报告温度,系统就会加热。如果设定值低于报告温度,系统将会冷却。另一节点表示遮光帘或自动百叶窗。如果百叶窗是敞开的,可以通过Wi-Fi网络和边界路由器从手机向遮光帘发出命令,将其关闭。


图:基于SimpleLink MCU搭建的从传感器到云端的完整控制系统



工程师们熟悉的SimpleLink软件开发工具包(SDK)也支持这些新产品,并通过100%的应用程序代码重用为平台扩展提供统一的框架,让同时运行多协议和多频段连接成为可能。
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