标签: 嵌入式处理器

随着全球对可持续发展的日益关注，新能源技术作为替代传统能源的重要选择，正迅速发展并深入各个领域。在这一技术革新的浪潮中，嵌入式技术作为关键的智能化解决方案，正在为新能源行业的发展注入新的动力和创新。 米尔嵌入式处理器在新能源行业应用 米尔嵌入式处理器模组在新能源行业主要在能量管理系统EMS、储能变流器PCS、电池管理系统BMS、逆变器数据采集器、新能源充电桩等产品上应用。 能量管理系统（EMS） ：是储能系统的决策中枢，充当“大脑”角色。通过数据采集、智能控制和优化调度，提高能源利用效率、降低运营成本，并确保系统的安全性和可靠性。EMS的应用场景广泛，大到大型储能电站和工商业储能应用，小到户用智能能源管理网关，EMS提供发电量预测、电网交易、削峰填谷等功能。 米尔储能EMS方案推荐 储能变流器PCS ：实现直流电芯与交流电网之间的双向能量传递的重要设备。在智能化和大数据的发展背景下，PCS被要求实现越来越丰富的网络通讯、远程监控以及在线升级等功能，于是催生了嵌入式模组在PCS通讯模块中的需求。 米尔储能PCS通讯模块方案推荐 电池管理系统BMS ：担任储能系统中的感知角色，主要功能是监控电池储能单元内各电池运行状态，保障储能单元安全运行。储能BMS因为电池组规模庞大，大多都是三层架构，在从控（BMU）、主控（BCU）之上还有一层总控（BAU）。BAU汇集所有BCU的信息，负责整个电池储能系统的运行状态监视和电池容量的估算，并与储能变流器、上层监控通信。 米尔储能BAU总控方案推荐 逆变器数据采集器 ：逆变器数据采集器是光伏发电系统中用于监控和采集光伏组件性能数据的关键设备。它通常与光伏逆变器、气象站、电表和其他传感器配合使用，以收集光伏系统的运行状态和性能数据，并通过网口或者无线模块上传至上级监控系统或者云平台。 米尔逆变器数据采集器方案推荐 新能源充电桩 ：充电桩专门为电动汽车和插电式混合动力汽车设计的设备，通过连接电网和车辆，提供安全、高效的充电服务。分为交流充电桩和直流两大类型，支持智能管理、远程监控及多种支付方式，广泛应用于居住区、商业区、公共停车场和企业园区，推动电动车普及和可再生能源利用。 米尔充电桩方案推荐 总结： 中国新能源行业在过去几年取得了显著成就，未来发展前景广阔，嵌入式技术将继续推动新能源行业的发展，米尔电子作为领先的嵌入式模组厂商，推出以上一系列创新的技术与产品，不仅满足了新能源多元化的市场需求，也为新能源行业提供更可靠、更高效的解决方案。

    附件是嵌入式处理器和数字信号处理器（DSP）选型指南，可能版本方面有点旧，是2009年的。大家作为参考看看。目前像Blackfin系列近几年陆续推出了ADSP-BF60X; ADSP-BF70X; SHARC系列推出了ADSP-SC58X; ADSP-2158X等，具体的请上ADI官网查询。      

引言 信息家电(IA，Information Appliances)是融合了计算机和通信技术的新型消费电子产品，随着信息家电进一步数字化、网络化、智能化和自动化的发展趋势，出现了家庭网络。而由于蓝牙技术低成本、低功耗、低复杂性、高效率、高可靠性、强互操作性和良好兼容性等特点，使其被家庭网络所接受。为了合理有效地管理网络中的家电，并使其顺利地实现与家庭网络以外的因特网、移动通信网甚至固定市话网之间的通信，蓝牙网关如何实现则成为问题的关键。本文基于蓝牙技术，介绍了用Motorola公司的嵌入式处理器MCF5272来实现家庭蓝牙网关的具体方案。 一、蓝牙与家庭网络 蓝牙(Bluetooth)是一种近距离无线通信技术规范，用来描述和规定各种信息产品(包括通信产品、计算机产品和消费电子产品)相互之间是如何用短距离无线电系统进行连接的。蓝牙技术的最大好处是消除了千头万绪、令人头疼的电缆线，从而实现信息电子设备之间的信息传递与同步。它具备通用电缆在成本、安全和承载能力等方面的种种特征。主要有以下几个特点： 蓝牙通过嵌入芯片来为现有的设备增添无线连接的功能。这种微芯片的面积只有1cm见方，能使设备在短距离范围内发送无线电信号，来寻找另一个蓝牙设备，一旦找到，相互之间便开始通信、交换信息。蓝牙可以像因特网那样传输数据，也可以像移动电话网那样传输语音。 蓝牙的无线传输距离一般为10m~100m左右，发射功率大约为1mv~100mv。蓝牙使用的是2.4~2.4835GHz的工业、科研、医疗全球通自由频段。在世界上绝大部分国家无需申请无线电执照或许可证，使人们可以随时随地毫无障碍地使用蓝牙设备。它采用跳频扩谱技术，每秒1600跳，在建立连接时为3200跳，是典型的微功率设备，适于家庭范围。 蓝牙设备可以实现点到点的通信，一台蓝牙设备最多可以同时和7台设备建立无线连接。通信协议采用分层结构，支持语音/数据访问点、外设连接、个人网络(PAN)等三大范畴的应用。在通信链路层采用认证、加密、和密钥管理来进行安全控制。在应用层采用PIN(个人标识码)进行单双向认证。 蓝牙的传输速率理论上可以达到每信道1Mbit/s，实际应用时的有效值为每信道721Kbit/s，大约是普通电话线的13倍。它支持 64Kbps的实时语音传输，语音编码采用PCM和CVSD。仅传输语音时，支持三路全双工；当语音和数据同时传输或者仅传输数据时，支持 433.9Kbps对称双工或723.2/57.6Kbps的非对称双工通信。 使用蓝牙技术的家庭网络指网络家电和其它设备通过嵌入蓝牙模块，比如USB卡、UART卡、PCM卡等，利用无线方式连在一起使其之间相互通信，并利用具有路由功能的家庭蓝牙网关与外部网络互连，能提供集中的或异地的音频/视频通信、计算机控制和管理等，实现信息在家庭内以及与外部之间的充分通信和共享。 【分页导航】 第1页： 蓝牙与家庭网络 第2页： 嵌入式处理器MCF5272 第3页： 蓝牙网关实现：蓝牙网关控制模块 第4页： 蓝牙网关实现：射频收发、外网接口模块 二、嵌入式处理器MCF5272 MCF5272微处理器是Motorola公司生产的高集成的ColdFire微处理器。考虑到在设计下一代互联网设备、LAN电话系统、低端网络控制、工业控制、图像设备，还是存储解决方案时，摩托罗拉的MCF5272的高性能及通用性都能满足嵌入式系统设计和应用要求。 MCF5272采用ColdFireV2可变长RISC处理器核和DigitalDNA技术，在66MHz时钟下能够达到63MIPS的优良处理能力。其内部SIM(System Integrated Module)单元集成了丰富的通用模块，如10/100Mbps快速以太网控制器、USB1.1接口等，并且能够与常用的外围设备(如SDRAM、 ISDN收发器)实现无缝连接，从而简化了外围电路设计，降低了产品成本、体积和功耗。主要有以下特点： MCF5272内部集成了4K字节的SRAM、16K字节ROM、1K字节的指令Cache，以及片外扩展的FLASH和SDRAM。支持8、 16和32位的SRAM和ROM，SDRAM控制器支持16~256M的SDRAM芯片。32位地址数据总线，内核和总线时钟均为66MHz，有16个通用数据寄存器。 MCF5272内部集成了UART、USB控制器，只需很少的外围芯片就可以实现两个RS232串口和一个USB Slave接口。MCF5272还内嵌一个FEC(快速以太网控制器)，片外扩展一片LXT971，快速以太网媒体存取控制(MAC)，支持 100Mbps MII，10Mbps MII和10Mbps 7-Wire物理接口。 ColdFire系列处理器支持背景调试模式，它提供了对底层硬件的调试手段。在背景调试模式下，通过向CPU发送命令，可以实现对CPU寄存器、系统存储器的访问。使用Motorola推荐的26针插座接到BDM仿真头，实现代码的下载和调试。 合乎USB1.1标准，可操作内或外收发器的设备控制器。提供48个通用的I/O引脚，支持7个外部中断。 【分页导航】 第1页： 蓝牙与家庭网络 第2页： 嵌入式处理器MCF5272 第3页： 蓝牙网关实现：蓝牙网关控制模块 第4页： 蓝牙网关实现：射频收发、外网接口模块 三、蓝牙网关的实现方案 家庭蓝牙网关的实现方案如图Fig-1所示，主要包括蓝牙网关控制模块、射频收发模块、外网连接模块三部分。其中，以MCF5272为核心部件的蓝牙网关控制模块对家庭网络通过射频收发模块为与信息家电的连接提供了无线接口，对外与PSTN 网通过RJ11接口连接，与Internet网通过RJ45接口连接，成为公共网进入家庭的咽喉要道。 图1. 家庭蓝牙网管的设计方案 1、蓝牙网关控制模块 蓝牙网关控制模块是家庭蓝牙网关的核心部分，采用了Motorola嵌入式处理器MCF5272，具有较好的处理能力的同时也支持蓝牙上层协议栈、终端的接入控制、话路交换等功能。本设计方案对MCF5272的RAM和ROM进行了扩充，外扩了16M字节的 SDRAM(2×HY641620HG)和4M字节的FLASH　ROM(2×AM29LV1600B)。这样，MCF5272执行存储在闪存FLASH 里的程序，并将一些临时数据存放在同步数据随机存取器SDRAM里，用户可以通过键盘和液晶显示等与MCF5272进行简单的交互，完成一些诸如日期、时间等简单参数的设置。 MCF5272的UART1可以直接和支持蓝牙技术的USB、RS232、PC卡等连接，实现上层与底层的蓝牙协议通信。通过串口直接与射频收发模块相连，通过MCF5272的I/O引脚和外部中断线可以连接电话线路接口和以太网接口。除此以外，蓝牙网关控制模块还包括时钟电路、复位电路以及电源供应几监控电路等。 【分页导航】 第1页： 蓝牙与家庭网络 第2页： 嵌入式处理器MCF5272 第3页： 蓝牙网关实现：蓝牙网关控制模块 第4页： 蓝牙网关实现：射频收发、外网接口模块 2、射频收发模块 射频收发模块由蓝牙收发器和天线组成，功能就是为网关和终端提供无线通道。各种控制信号、数据信号都通过串口和MCF5272进行传递。该模块以射频单元控制器芯片为核心，由滤波器、功放、低噪放、收发切换开关和一些外围电路组成。为了使蓝牙的传输距离在空旷地带能达到100m左右，可以考虑在射频控制器之前加一级射频放大电路，由控制器芯片的内置微处理器对其内存单元和RAM实施有效管理，调用底层蓝牙协议栈。即通过USB蓝牙设备、 RS232蓝牙设备、PC卡蓝牙设备与家庭网络中的信息家电终端连接。 3、外网接口模块 外网接口模块包括电话线路接口和以太网接口。 电话线路接口用于从发送和接收器发送话音信号、放大发送的DTMF信号。一方面来自RJ11的振铃及双音多频等信号，送到DTMF接收器；另一方面放大来自DTMF发送器的DTMF信号及来自PCM解码器的话音信号，送到RJ11上。DTMF收发器完成DTMF信号的检测和产生，发送到网络以供 MCF5272响应。 以太网接口与电话线路接口一起为MCF5272提供了外部通道，其中网络变压器起到了隔离RJ45与电路板的作用，以避免相互干扰。以太网收发器则起着透明传输的作用，一方面将网线上的差分串行信号变成MCF5272可以方便读取的并行数据，另一方面将MCF5272的并行数据变成差分信号送到网线上。 结束语 基于上述蓝牙网关控制模块、射频收发模块、外网接口模块，以Motorola嵌入式处理器MCF5272为核心的家庭蓝牙网关得以实现。三个模块的硬件成本低，且整个系统设计开发周期较短，发射功率较低，充分利用现有网络资源具有向上兼容性及可扩展性，成为由信息家电构成的家庭网络与PSTN 网、Internet网连接的关键。这种家庭蓝牙网关必将成为蓝牙技术在家庭网络中应用的主流。 【分页导航】 第1页： 蓝牙与家庭网络 第2页： 嵌入式处理器MCF5272 第3页： 蓝牙网关实现：蓝牙网关控制模块 第4页： 蓝牙网关实现：射频收发、外网接口模块

众所周知，在嵌入式系统中，微处理器用的最多的还是MCU（俗称单片机），主要原因是其性价比高、简单易学。MCU有4位、8位、16位三大系列，4位 MCU主要用在家用电器、儿童玩具领域；16位MCU则用在速度要求较高的工业控制领域；8位MCU是主流，几乎覆盖所有应用领域，其生产厂商（几十家）、产品系列（几百个）、芯片型号（几千种）都是最多的，在所有8位MCU中，51系列占一半以上。 在嵌入式系统所有处理器中，目前32位处理器虽然只占一小部分，但却是不可替代的一部分，而且是嵌入式技术未来的发展方向。32位嵌入式处理器具有如下特点： ●运算速度高，主频高达1G以上，多总线多数据流结构，有些处理器带双核甚至多核CPU。 ●内存容量大，内带或外接大容量的Flash和SRAM，多数32位处理器可直接外接大容量的SDRAM。 ●硬件功能强大，内置AD/DA、PWM、PLA等，外带GPIO、UART、I2C、SPI、CAN、PCI、USB、1394、以太网等接口。 ●支持实时操作系统（WindowsCE、Linux/μClinux、VxWorks、μC／OS-II等），以及多功能人机交互式界面。 目前国内比较流行的32位嵌入式处理器有：x86系列、ARM、DSP、PowerPC等。 1、 x86系列(Intel或AMD)源自PC机,在嵌入式系统中用到较多的是486、586和Pentium CPU,其特点是硬件系统基本上使用标准板（PC104，3.5"或Mini-ITX单板机），软件开发也很方便，利用PC机平台就可以，且有大量第三方免费软件可以使用，操作系统以DOS、WindowsCE为主。 x86系列主要用在工业控制、医疗设备、无线网络设备、数字多媒体系统、机顶盒等领域。 这里需要特别推荐两款性价比极高且与x86指令兼容的CPU：Intel Atom(凌动)-主要用在Mini-ITX中，Transmeta Crusoe TM5xxx系列- 主要用在PC104中。 2、 ARM是英国ARM公司设计的IP核，第三方公司购买后设计出内核结构相同、具有各种特色功能的处理器。目前，全世界ARM生产商有几百家，国内就有十多家，比较流行的有NXP/Philips、Samsung、Atmel、TI、ST、ADI等，可参阅本博客中 《ARM芯片选型简易指南》 一文。 ARM的主要应用领域有：工业控制、网络通信、数字娱乐和安防监控等。 今后，随着ARM性价比不断提高，ARM将进入常规8/16位MCU的应用领域，目前已经推出的就有Cortex-Mx系列ARM内核。 3、 DSP原来是专用于数字信号处理的，生产厂商、产品型号都不多，主要有TI的C2000、C5000和C6000系列；AD的 BF5xx（Blackfin）、ADSP21x(SHARC)、TSx0x（TigerSHARC）系列, Motorola/Freescale和NEC的DSP等，后两个厂家的DSP在国内用的较少。随着DSP功能的不断扩展，特别是近年来国内安防监控技术的高速发展，DSP在嵌入式系统中用得越来越多。 DSP的主要应用领域有：数字语音/图像信号处理（编码压缩、FFT、FIR）、安防监控（高速球机、DVR）、工业控制（电机控制/变频调速）、军事设备（导航及制导，雷达监测）等。 4、PowerPC是由苹果（Apple）和IMB以及早期的Motorola（现在的Freescale）组成的联盟（简称为AIM）共同设计的微处理器架构，以对抗在市场上占有压倒优势的x86处理器。 在嵌入式系统中使用较多的是Motorola/Freescale的MPC7x和MPC8x系列。PowerPC除了用在苹果和IBM的电脑、工作站外，嵌入式领域主要用在通信、消费电子、军工以及航天等方面。 补充：目前已有集ARM和DSP于一体的处理器，如TI OMAP系列。此外，MCU（单片机）也有32位的，如 Microchip的PIC32系列，Freescale/Motorola的MC68K、MMC21x（M-Core)）、 MCF5x（ColdFire）系列等，只是国内用的较少（可能是受ARM、DSP比较流行的影响）。