嵌入式激發(fā)創(chuàng)新

摘要：本文通過(guò)參觀美國(guó)FTF(Freescale技術(shù)論壇)，以及對(duì)Intel公司數(shù)字企業(yè)事業(yè)部副總裁兼嵌入式與通信事業(yè)部總經(jīng)理Doug  Davis的訪問(wèn)，探討了從兩大嵌入式公司角度看嵌入式技術(shù)和產(chǎn)品在工業(yè)控制、汽車、視頻監(jiān)控、醫(yī)療電子、高效網(wǎng)絡(luò)等方面的應(yīng)用機(jī)會(huì)。

關(guān)鍵詞：嵌入式；工廠自動(dòng)化；數(shù)字視頻；醫(yī)療電子

　　嵌入式系統(tǒng)成為了電子工程師創(chuàng)新的沃土。Freescale的CEO兼董事會(huì)主席Rich Beyer認(rèn)為嵌入式可以實(shí)現(xiàn)綠色、健康和安全、高效網(wǎng)絡(luò)連接，嵌入式控制市場(chǎng)相比于PC市場(chǎng)非常巨大(圖1)。Intel公司首席執(zhí)行官歐德寧先生說(shuō)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)為Intel帶來(lái)巨大商業(yè)機(jī)會(huì)的第四大市場(chǎng)——嵌入式設(shè)備市場(chǎng)。前三個(gè)市場(chǎng)分別是消費(fèi)電子、MID(移動(dòng)互連設(shè)備)和PC，前三者的市場(chǎng)容量分別為100億美元左右，而嵌入式設(shè)備市場(chǎng)的容量將超過(guò)100億美元，對(duì)于Intel來(lái)說(shuō)，嵌入式的機(jī)會(huì)就是下一個(gè)價(jià)值超過(guò)數(shù)十億件設(shè)備之間的互聯(lián)互通(圖3)。

圖1  嵌入式系統(tǒng)和PC的增長(zhǎng)比較



圖3  插入式混合動(dòng)力汽車的電源插頭

工廠自動(dòng)化

　　·無(wú)線聯(lián)網(wǎng)
　　據(jù)美國(guó)能源部的報(bào)告估計(jì)，通過(guò)流程控制、自動(dòng)化、信息處理和機(jī)器人的美國(guó)工業(yè)效率提高每年可以節(jié)約2千萬(wàn)億(quadrillion)BTU(British Thermal Unit，英制熱量單位)能源，相當(dāng)于大約125個(gè)火電廠的發(fā)電量。

　　類似WirelessHART(可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路)等新興標(biāo)準(zhǔn)將有助于提供經(jīng)濟(jì)高效的無(wú)線網(wǎng)狀聯(lián)網(wǎng)解決方案。Freescale解決方案和軟件技術(shù)部門的Mike Dow介紹說(shuō)，工業(yè)無(wú)線網(wǎng)狀聯(lián)網(wǎng)是自20世紀(jì)90年初推出現(xiàn)場(chǎng)總線以來(lái)，流程自動(dòng)化領(lǐng)域最令人振奮的事情之一。

　　主要工業(yè)自動(dòng)化廠商認(rèn)為，在未來(lái)的綠色工廠中，無(wú)線傳感器占儀器總量的60%，即使現(xiàn)有工廠，無(wú)線技術(shù)也將使儀器總量增加30%~40%。因此，未來(lái)的工廠將大大增加無(wú)線通信技術(shù)的使用。

　　除了基于802.15.4 的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，802.11高速網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)也開(kāi)始滲透工業(yè)領(lǐng)域，使無(wú)線移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商能夠?yàn)g覽并與流程交互，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)獲取信息。

　　WirelessHART是Freescale致力于提供全面解決方案而不是僅僅提供硅芯片的一個(gè)證明。大約兩年以前，F(xiàn)reescale就決定參與制定將推動(dòng)工業(yè)無(wú)線通信發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)reescale推動(dòng)組建無(wú)線工業(yè)技術(shù)包銷團(tuán)，或WiTECK，該團(tuán)體的第一個(gè)項(xiàng)目今年10月份之前將開(kāi)發(fā)全面認(rèn)證的 WirelessHART堆棧。

　　WirelessHART的解決方案包括現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線傳感器、有線工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線、主操作員控制臺(tái)和移動(dòng)手持式操作員界面。新型工業(yè)軟件平臺(tái)在所有用戶界面上都具有相同外觀。

　　與傳感器發(fā)射器連接的是一個(gè)被稱為WirelessHART適配器的器件。 WirelessHART以無(wú)線方式支持現(xiàn)場(chǎng)的幾百萬(wàn)個(gè)現(xiàn)有“有線”HART儀器。無(wú)線使得這些儀器中收集的診斷數(shù)據(jù)非常經(jīng)濟(jì)，能夠在儀器發(fā)生故障和中斷流程之前診斷出問(wèn)題。

　　在FTF上演示的適配器是由AirSprite Technologies公司制造的。由于該適配器需要3~5年時(shí)間內(nèi)運(yùn)行在電池電源上，因此AirSprite選用了Freescale的ColdFire V1 QE128作為超低功耗處理器。該適配器使用了SenTec Elektronik的微型802.15.4無(wú)線模塊。該無(wú)線模塊選用了Freescale的QE128作為其MCU(微控制器)，運(yùn)行由Freescale解決方案和軟件技術(shù)部開(kāi)發(fā)的WirelessHART堆棧的Alpha版本。

　　未來(lái)工廠的一個(gè)明顯趨勢(shì)就是移動(dòng)操作員。在Freescale的i.MX31開(kāi)發(fā)平臺(tái)上，其GUI(圖形用戶接口)基于Qtopia，一個(gè)來(lái)自 TrollTech的應(yīng)用架構(gòu)，它們都運(yùn)行Freescale Linux BSP(板級(jí)支持包)并利用工業(yè)軟件平臺(tái)。