構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品,怎樣開發(fā)工具及套件才能滿足需求

物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，帶來多樣化的產(chǎn)品需求，這不僅要推出優(yōu)秀的產(chǎn)品，還要求產(chǎn)品本身也靈活多樣。嵌入式處理器作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的硬件核心，多采用微控制器 (MCU)作為主控制器。多樣化的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品需求，使得開發(fā)者對(duì)于MCU的需求變得多樣化，要不斷尋找一款適合的MCU來做主控制器，提高產(chǎn)品的功能性、靈活度和創(chuàng)新性。開發(fā)者在選擇好MCU的同時(shí)，也需要對(duì)它的功能特性進(jìn)行評(píng)估驗(yàn)證，這需要一個(gè)完整的開發(fā)工具來協(xié)助。但是，傳統(tǒng)支持嵌入式開發(fā)的工具和套件的方法在快速原型機(jī)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)上存在諸多障礙。

Synergy? 平臺(tái)可滿足物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品需求

優(yōu)秀的產(chǎn)品需建立在高質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，Renesas Synergy? 微控制器 (MCU) 擁有廣泛的性能和功能范圍，幾乎能夠滿足任何采用嵌入式系統(tǒng)控制的終端產(chǎn)品的可擴(kuò)展性、功耗和性能需求。Renesas Synergy? MCU設(shè)計(jì)用于快速拓展的IoT市場，內(nèi)置功能可便于連接、建立牢靠的安全保障、確?？煽康陌踩圆?chuàng)建友好人機(jī)界面。

瑞薩電子開發(fā)出了四大系列的MCU，使用范圍覆蓋從小型移動(dòng)設(shè)備到大型高性能計(jì)算密集型應(yīng)用程序的終端產(chǎn)品。每個(gè)系列的 Synergy? MCU都是同一家族產(chǎn)品的一部分，功能和管腳都兼容，便于擴(kuò)展和不同設(shè)備間的代碼重復(fù)使用。

同時(shí)，為了更好的支持開發(fā)者，瑞薩電子推出了Synergy? 開發(fā)工具和套件，幫助開發(fā)者跨越評(píng)估階段，快速構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。

Renesas Synergy? MCU家族產(chǎn)品中包括S1、S3、S5、S7四大系列，其中S1是具有低功耗特性，S3是高效率系列，S5是高集成度系列，S7則是針對(duì)高性能應(yīng)用。如下圖所示：

Synergy? MCU四個(gè)系列具有不同的主頻，他們采用了40nm和130nm的半導(dǎo)體工藝，工作溫度為-40~105℃，具有64KB~4MB的程序存儲(chǔ)空間，16KB~640KB的SRAM。封裝引腳數(shù)為36~224Pin，最多具有172個(gè)GPIO引腳。

Synergy? MCU各個(gè)產(chǎn)品系列的特點(diǎn)

Synergy? MCU四個(gè)系列均采用了ARM^?Cortex^?-M內(nèi)核，其中S1系列采用的是ARM^?Cortex^?-M0+內(nèi)核，主頻32MHz。S3、S5、S7系列采用的都是ARM^?Cortex^?-M4內(nèi)核，不同的是S3系列主頻為32~100MHz，S5系列高達(dá)200MHz，S7系列則最高達(dá)300MHz。由于他們具有不同的硬件特性，所以在應(yīng)用上也有所不同。

Renesas Synergy? S1 系列MCU使用了超低功耗工藝，并巧妙結(jié)合了圍繞高效ARM^?Cortex^?-M0+ CPU核的模擬和數(shù)字外圍設(shè)備，便于延長便攜式傳感器和控制應(yīng)用中的電池壽命。

S1系列MCU具有低至1.6 V的低壓操作、CPU核和模擬/數(shù)字外圍設(shè)備的超低功耗工作模式及快速喚醒時(shí)間，使得S1系列MCU特別適用于電池供電的感測和控制應(yīng)用。外圍設(shè)備硬件加速能夠幫助優(yōu)化CPU帶寬并降低功耗，為管理事件和數(shù)據(jù)傳輸提供更多的靈活性。該系列包括諸如真隨機(jī)數(shù)生成器和AES加密、安全自檢功能、電容觸摸界面和實(shí)時(shí)時(shí)鐘等功能?？煽壳抑档眯刨嚨谋銛y式設(shè)備是IoT應(yīng)用的必備產(chǎn)品，而S1系列MCU正是為此而打造。

Synergy? S1系列MCU適合傳感器終端應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集和環(huán)境感知， 如煙霧、一氧化碳、化學(xué)品/氣體、壓力、濕度、光照和小型廚房電器，以及便攜式/手持式產(chǎn)品如銷售點(diǎn)終端、掃描器、活動(dòng)監(jiān)視器和健身追蹤器。

Synergy? S3系列MCU實(shí)現(xiàn)了在構(gòu)建于超低功耗工藝的低速M(fèi)CU系列產(chǎn)品上應(yīng)用ARM^?Cortex^?-M4 CPU核處理能力和浮點(diǎn)單元。

S3系列MCU在采用超低功耗工藝的基礎(chǔ)具有超高效的CPU處理能力、高達(dá)1 MB的閃存容量和高達(dá)192 KB的SRAM，為滿足眾多便攜式終端產(chǎn)品的需求奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)在低至1.6V條件下運(yùn)行時(shí)，包括以極低功耗模式運(yùn)行操作模擬和數(shù)字外圍設(shè)備的選項(xiàng)，能夠延長電池使用壽命。浮點(diǎn)計(jì)算，甚至是DSP操作都能以最小的CPU時(shí)鐘周期執(zhí)行，便于在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或安全傳輸前對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效預(yù)處理。內(nèi)置帶電容觸摸界面的區(qū)段LCD控制器，便于使用低成本顯示玻璃來滿足眾多中檔HMI應(yīng)用的需求。所有這些屬性搭配諸如真隨機(jī)數(shù)生成器和AES等安全功能讓S3系列MCU成為所連接眾多便攜式應(yīng)用的唯一合適產(chǎn)品。

Synergy? S3 系列MCU適合具有LCD顯示器應(yīng)用和便攜式醫(yī)療和健身設(shè)備、智能連接傳感器、建筑管理、消防安全控制、恒溫器和電氣用具。

Synergy? S5系列MCU在中檔系列MCU中完美結(jié)合了性能與集成性，使其成為覆蓋眾多嵌入式系統(tǒng)要求，同時(shí)預(yù)留出發(fā)展空間的產(chǎn)品。處理性能匹配大容量存儲(chǔ)器、連接性、廣泛的內(nèi)置安全功能、模擬量采集和對(duì)低成本彩色TFT LCD面板的經(jīng)濟(jì)型控制，可處理眾多IoT應(yīng)用。S5系列配備全連接套件、圖形引擎、高精度數(shù)據(jù)采集模擬接口和廣泛的程序包，用于高級(jí)HMI和工業(yè)應(yīng)用。

S5系列擁有緊湊的功率和效率、大容量存儲(chǔ)器并強(qiáng)調(diào)安全性，因此是必須發(fā)揮功能和安全性的成本敏感型IoT應(yīng)用的首選產(chǎn)品。用戶可以使用MCU的大容量640 KB SRAM替代昂貴的外部SRAM組件，用于在驅(qū)動(dòng)彩色TFTLCD面板時(shí)緩沖圖形幀、密集高效算法處理用單精度浮點(diǎn)單元以及可靠的安全功能，如處理安全秘鑰用的RSA加密/解密。

Synergy? S5系列MCU適合于具有TFT LCD的顯示面板應(yīng)用和運(yùn)動(dòng)/位置控制、通信網(wǎng)關(guān)、計(jì)量、閉環(huán)反饋控制、經(jīng)濟(jì)型人機(jī)界面、電氣用具、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)、精密流體泵。

Synergy? S7系列為性能、連接性標(biāo)準(zhǔn)以及卓越的安全功能設(shè)立了新的標(biāo)準(zhǔn)。S7系列MCU為IoT和嵌入式開發(fā)者提供了新的設(shè)計(jì)選項(xiàng)，尤其是當(dāng)其產(chǎn)品要求使用大容量片上SRAM和閃存、需同時(shí)處理多個(gè)高速安全連接通道、驅(qū)動(dòng)高質(zhì)量彩色顯示器、執(zhí)行精密控制操作或以高精度感應(yīng)模擬信號(hào)時(shí)。

S7系列MCU擁有業(yè)內(nèi)最大的4 MB通用微控制器用片上閃存容量，能夠?yàn)閺?fù)雜應(yīng)用代碼或啟用固件故障安全現(xiàn)場更新用存儲(chǔ)器冗余提供足夠的空間。其存儲(chǔ)器的優(yōu)勢還體現(xiàn)在零等候狀態(tài)快速SRAM上，可用于片上圖形顯示緩沖區(qū)和高速通信包或用于密集的高速計(jì)算，以將大量性能放置在嵌入式設(shè)計(jì)需要的地方。不僅如此，廣泛的對(duì)稱和非對(duì)稱加密以及HASH算法用硬件加速，加上安全密鑰生成和存儲(chǔ)也使得S7成為業(yè)內(nèi)進(jìn)行安全I(xiàn)oT設(shè)備設(shè)計(jì)的領(lǐng)導(dǎo)產(chǎn)品。此外，帶多層內(nèi)總線的多個(gè)高速連接通道可與圖形引擎同時(shí)操作，后者能夠驅(qū)動(dòng)一系列高達(dá)WVGA分辨率的彩色TFT LCD面板。

Synergy? S7系列MCU適合于高分辨率的彩色人機(jī)界面、功率轉(zhuǎn)換、安全監(jiān)控、通訊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、工業(yè)自動(dòng)化、消費(fèi)電子、PLC、數(shù)據(jù)集中器。

Synergy? MCU的可擴(kuò)展性和兼容性

Renesas Synergy? MCU 利用管腳兼容性可在整個(gè)組合范圍內(nèi)向上和向下擴(kuò)展存儲(chǔ)器容量和功能。這意味著給定MCU系列中相似程序包之間具有普適性的管腳兼容性，且不同MCU系列中相似程序包之間也具有極其相似的管腳兼容性。由于Synergy? MCU在設(shè)計(jì)之初就考慮到了管腳兼容性，因此，甚至可以打造具有多個(gè)尺寸互相包含程序包（較小尺寸程序包包含在較大尺寸程序包內(nèi)）的電路板布局，為您的終端產(chǎn)品提供靈活的制造選項(xiàng)。

整個(gè)Synergy? MCU產(chǎn)品組合還具有外圍設(shè)備兼容性，這意味著特定的外圍設(shè)備（如UART或計(jì)時(shí)器）在所有MCU系列中都擁有相同的基線功能，但外圍設(shè)備在功能上只能向上兼容更高版本的MCU。為某MCU系列開發(fā)的軟件很大程度上可以重復(fù)用于其他系列的MCU。一次開發(fā)，多次使用。這同時(shí)也簡化了維護(hù)、文檔記錄，從而節(jié)省了時(shí)間。