從富士通的MCU本地化設計方案看“節能/智能”化趨勢
http://www.moduwu.com 2011-11-28 16:23 來源：
在日前舉辦的深圳2011 MCU技術創新與嵌入式應用大會（MCU!MCU!）“家用電器/智能家居”分論壇上，富士通半導體發布了一系列MCU產品的發展路線圖以及參考設計和完整解決方案，從中可管窺“32位”、“智能/節能”應用將成為未來一年MCU的主流發展趨勢之一。
富士通半導體MCU市場部經理彭濤在演講中表示：“家用電器、智能儀表、工業變頻器、個人醫療設備、數字外設已成為富士通MCU在中國的主要目標應用市場，特別是智能化和節能化趨勢明顯的家電市場，我們將其視為重中之重，發展前景廣闊。”
他指出，家用電器的創新方向未來將圍繞以下4個關鍵詞進一步推進：節能、環保、智能、網絡。的確從去年開始，變頻洗衣機、智能電視、聯網冰箱紛紛從概念變成了賣場中實實在在的產品，各大家電廠商期望將它們變成新的利潤增長點，因而將智能、節能放到戰略高度加以對待，加緊相關技術和產品的創新和進一步普及。“富士通半導體深刻了解這些變化趨勢，通過設在上海、成都、香港、臺灣的IC和方案設計中心，基于8/16/32位的MCU開發出了針對變頻家電、信息家電、智能小家電的一系列日本品質的本地化方案，來滿足中國和亞太市場客戶的需求。”彭濤表示。
圖1：節能、智能信息化是未來家電創新方向。
不過彭濤補充道，基于ARM Cortex內核的32位MCU在未來是富士通半導體MCU產品的主要發展方向，因為ARM良好的產業生態系統使其開發工具、中間件、驅動器等非常容易獲得，可使富士通的獨特技術優勢惠及更廣泛的客戶群。該公司FM3產品線系列于2010年11月首次面世以來已經歷了3波擴充，2011年10月剛推出54款高性能產品組和10款超低漏電產品組兩個類別。據悉FM3未來還將繼續得到擴充，到2011年底產品數量將增至200款，并在2012年底達到500款。
“2013年99%為變頻”
這是業界對美的空調產品的一個普及度預測，同時業內人士預計格力、海爾等其他大廠到時候的空調出貨量也至少會有一半以上是變頻產品。不僅是空調，洗衣機、冰箱的變頻化步伐也在加快，以適應節能低碳的社會大趨勢。富士通半導體在變頻控制領域積累了長期的經驗，幾乎可以說是為各種白電變頻應用量身定做了“專用”的MCU產品和方案，如圖1所示。
圖2：富士通半導體變頻應用MCU產品方案路線圖。
其中，基于FM3低功耗標準系列中的MB9AF112L/K 開發的最新節能變頻應用方案包括180度1-shunts無傳感器型空調和180度變頻冰箱；基于FM3高性能系列中的MB9BF102N/R該公司開發了180度2-shunts無傳感器型變頻空調方案，基于FM3高性能系列中MB9BF506/516推出了適合新興的太陽能逆變器設備等工業應用方案。
120度/180度直流變頻/低噪聲類型洗衣機、最新的BLDC(直流無刷電機) 和DD DC電機變頻類型洗衣機方案主要是基于富士通半導體自有內核的32位MCU MB91260/MB91470/MB91490系列開發的。
富士通半導體的這些MCU集成了變頻驅動的算法，并提供源代碼級別的參考和定制。這一特性較之“DSP+MCU”的模式大大降低了設計門檻和系統復雜度。由于變頻技術和算法是富士通中國本地團隊自主研發，因而可根據中國客戶的需求改動算法，并且固件系統是拆成若干軟件模塊形式，客戶可以靈活選擇，組成自己的系統。這種本地深度技術支持服務是其他競爭對手無法做到的。
該公司目前通過兩種技術支持方式來幫助中國系統廠商加快變頻產品的開發和上市速度。一種是包含了硬件/軟件的高性能180度變頻開發平臺（目前基于MB9BF104/MB9AF114/112），這種集成了MCU、IPM、PFC隔離和繼電器的集成式評估板設計具備獨立的三層固件結構且帶有GUI控制器，適合客戶進行冰箱、空調或洗衣機等不同類型的變頻應用開發評估；另一種方式就是如上所述的完整方案，可直接用于生產。據彭濤介紹，這種方案一般是與實際客戶合作開發出來的實際驅動板，參數文件都已調試好，公開給客戶修改，并提供API接口給客戶進行上層應用程序的開發。
“后一種方式我們內部要走一個流程，即客戶從銷售端提出需求后傳遞到市場部審核，然后傳遞到應用部門進行評估，確定合作后我們的應用團隊就會直接參與到客戶的開發和生產中，當然我們要簽署NDA（保密）協議。”他透露。
信息家電和小家電的參考設計方案
針對本次論壇“家用電器/智能家居”的主題，彭濤還介紹了富士通半導體應用于信息家電的Zigbee家庭網絡應用的演示板設計方案、半橋式電磁爐控制方案、電容式觸摸按鍵等小家電參考設計，為中國廠商提供了多種本地化方案選擇。
圖3：富士通半導體的信息家電Zigbee家庭網絡設計方案系統框圖。
通過遠程PC或手機來與家中各種電器進行無線聯網實現“對話”是人們對智能家居生活場景的一種描繪。富士通半導體應用于信息家電的Zigbee家庭網絡方案系統框圖如圖2所示，包括主控制板、節點控制板Demo系統。該系統實現了一個星狀網絡，包括1個協調器（主控制板）和16個節點。協調器支持以太網連接PC（互聯網）以及通過GSM網絡與手機相聯。
圖4: 富士通半導體Zigbee家庭網絡設計方案的主控制板和節點控制板實物圖。
主控制板的MCU現在可根據功能擴展和升級需要采用FM3 ARM MCU系列代替，節點控制板MCU仍可沿用低成本的8位MCU F2MC-8FX系列產品。兩塊板上都集成了Zigbee RF模塊，以實現對等通信。手機或PDA可通過主控制板上的GSM模塊向它發送信息，然后主控制板又通過Zigbee網絡將此信息傳遞到各個節點（電器）上，實現了高性價比、智能的電器物聯。
圖4是富士通半導體半橋式電磁爐控制板實物照片，該參考設計演示板最多可支持8個LED和一個LED模塊（8段），支持8個觸摸感應按鈕，可實現9個功率級別:400w、800w、1200w、1600w、2000w、2300w、2700w、3000w。工作模式包括恒定功率、恒溫和定時三種。該方案可選富士通半導體New 8FX MCU——MB95F434，富士通可為客戶提供MCU調試接口和觸摸感應芯片的調諧接口。
圖5：富士通半導體的半橋式電磁爐控制板設計Demo實物圖功能模塊分析。
酷炫的智能手機和平板電腦讓多點觸控的電容式觸摸屏名聲大噪，也越來越多地應用于五花八門的數字外設產品中，如觸控鍵盤、游戲機手柄等，這類設備出貨量非常大，MCU在這里可找到廣闊的應用空間。為此，富士通半導體推出了集成固件算法的觸摸按鍵參考設計演示板，可實現矩陣、滑動、滾動觸摸鍵，單一或多重觸摸功能均可，GPIO、AD、比較器方法都可以支持。該方案支持富士通的所有New 8FX MCU，非常適合遠程、面板等低成本觸摸傳感應用，可提供GUI以便精細調整參數。
圖6:富士通半導體的電容式觸摸按鍵設計方案演示板。
“不管是MCU還是我們的其它半導體產品，我們致力于提供一站式的服務，從規格定義，芯片開發，到產品解決方案和技術支持。以觸摸按鍵設計方案為例，我們有極其適應這類產品開發需求的MCU產品，對于設計方案演示板，硬件電氣原理圖、Gerber和BOM單、源代碼都可提供給客戶，我們還可提供樣機項目支持。”彭濤總結道。
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