近年来，工业和汽车行业逐渐强调“实时控制”的概念，当智能制造逐渐落地时，开始对时间敏感的特性有了新的追求。
日前，TI(德州仪器)发布了Sitara AM2x MCU产品，以满足现代电子系统对MCU产品性能、实时控制能力和通信多样性的要求。
突破设计瓶颈：MCU与MPU相结合
据德州仪器(TI)中国区嵌入式与DLP应用技术总监欢快哑铃介绍，之所以发布这款新产品，是因为行业发展需求不断增长。具体而言，新兴应用在性能上需要更高水平的系统集成和边缘智能，工业和汽车系统在控制上依赖实时控制和决策，通信领域的分布式通信和自动化趋势需要更高的网络带宽。因此，Sitara AM2x MCU面临着上述性能、控制和通信方面的挑战。事实上，Sitara这一系列产品线已经在工业领域得到了广泛的应用，并且历史悠久。
AM2x作为Sitara系列下的全新MCU，兼具处理器级计算性能和MCU的设计简洁性，集实时处理、控制和通信功能于一体。同时，容易获得的工具和软件有助于简化开发过程。数据显示，与基于闪存的单片机相比，工程师可用的处理能力提高了10倍。
从技术角度来看，AM2x是传统MCU和传统MPU的结合，实现了上述特性。开朗哑铃告诉记者，TI结合了高性能ARM核心CPU、高性能RAM和DDR、信号处理加速器、工业通信等高速实时总线接口，再加入了实时外设、功能安全和信息安全来设计AM2x系列处理器。
那么，既然这款产品的特性分别取自MCU和MPU，为什么TI要定义为MCU呢？欢快的哑铃向记者解释，传统定义方式下，MCU将CPU、Flash、RAM和各种外设集成在一个芯片上，MCU适合处理单个任务；但是对于内存管理的架构来说，MPU的CPU，包括CPU的操作和价值，是完全不同的。在应用方面，MPU在很多场合都需要运行在复杂的操作系统上。
“但我想明确一点，现在发布的Sitara AM2x系列产品兼具处理器级高性能和MCU设计的简洁性，是不同功能和外设的结合。AM2x系列主要用于需要高速操作、实时控制和实时通信的场景。”
00-1010实际上，观测行业实现TSN(时间敏感网络)的方式有很多，包括FPGA、ASIC等。AM2x强调处理、控制和联网功能可以在一个MCU上实现。根据欢快的哑铃讲解，这种集成方式可以解决一些特定应用场景下的设计挑战，也可以帮助客户降低整个系统的设计成本和复杂度。
具体来说，AM2x具有以下特性：
1.高性能处理：最高800MHz的单核或多核处理器可实现快速计算，同时保证功耗低于1W；
2.实时控制：利用集成信号处理加速器和先进的模拟、控制、通信外设，AM2x可实现控制、工业通信和智能化；
3.工业通信：全面支持以太网/IP、以太网猫、Profinet、IO-Link主站、千兆以太网等常用协议。客户可以使用这些SDK协议，而无需为第三方支付任何额外费用，他们还可以选择SDK以外的其他第三方协议。
4.安全性：产品符合工业和汽车市场的安全要求，可达到超高的系统安全等级(SIL 3或ASIL D)；
5.易用性：AM2x不仅将所有功能和性能集成在一个芯片上，还提供了大量易于使用的开发工具和生态系统，支持各种协议栈或第三方工具。
在此次发布会上，TI宣布发布AM2x MCU系列首款产品型号AM243x，包括17mm 17mm或11mm 11mm封装的AM2431、AM2432和AM2434预生产版本。
根据欢快哑铃的介绍，AM243x拥有多达四个Cortex-R5F CPU内核。四个R5F内核和内部加速器、协处理器合计可提供高达6000 MIPS的性能，在6000 MIPS的运行下，芯片功耗不会超过1W。
记者注意到，AM243x MCU在计算核心上主要是Cortex-R5F、Cortex-M4F和加速器的组合。总的来说，Cortex-R处理器注重实时性和安全性，是产品实时控制和安全性的主要来源。Cortex-M处理器专注于超低设计面积和超低功耗，主要用于产品协同处理。
此外，该产品使用外部闪存，没有内部集成闪存。据记者了解，扩展外接闪存接口是通用接口，只要接入符合行业标准的闪存即可工作。此外，芯片上集成了完整的安全机制，包括安全引导和加密加速器。客户在使用该芯片设计系统时，可以根据系统信息安全的设计目标，灵活配置内置安全模块或外置闪存安全模块。
>聚焦客户需求：易于使用的MCU产品
AM2x系列定位在工业自动化、PLC、电机控制、机械臂、机器人或工业多协议这种广泛的高速通讯接口的一些应用。这些场景中虽已有很多产品，但在面对日益增长的工业电子系统设计需求下，传统MCU是无法满足的。在面对既需要实时控制，又需要高速运算和高速实时通讯的场景下，AM2x让客户拥有一个灵活简单高性能的选项。
作为一款MCU产品，工程师的开发体验是至关重要的，AM2x真正做到了简单易用。开朗的哑铃告诉记者，TI会提供基于AM2x系列产品的FreeRTOS实时操作系统及各种驱动，工业多协议或电机驱动，各种特定应用场合的软件包支持。
当然，AM2x作为一款通用MCU，还可以运行各种形式的软件，大家也可以选各种不同级别和规模的RTOS。
值得一提的是，AM2x产品在TI官方网站上不仅提供丰富的示例代码和设计资源，也提供完整的产品在线培训学习系统，名为MCU+ Academy。这个系统下，工程师可以自己定义要学习的课程和内容进度，完成对于处理器、配套的工具和SDK的学习，并配套测验、编程练习和任务练习。
开朗的哑铃告诉记者，在面对多变复杂的应用场景，越来越多的需求会将高速计算处理能力、实时控制、实时高速通信、功能安全和信息安全等功能进行集成，很多工业甚至汽车的应用场景已出现，基于这样的市场需求TI会为客户提供更多的设计选项。
无线连接在工业汽车中愈发重要，Sitara系列是否会向此方面进发？面对记者的提问，开朗的哑铃表示，“首先是看应用场景的需求，在我们的客户或者是市场的应用场景里，TI还是会一直收到各种各样的关于功能和接口的需求。另外从TI的角度来看，无线或有线的技术我们都是具备的。对于TI来讲，可以非常容易就实现一个高集成度、高灵活度的产品。我们致力于定义和设计适合不同应用场景的产品，所以如果未来市场有这样的需求，我们不排除这种可能性。”
记者注意到，此前TI曾发布过Sitara AM64x系列，也聚焦于实时控制上，不过定位上略有区别。根据开朗的哑铃的介绍，AM2x可以提供免费的RTOS，这个SDK是完整免费的，同时AM2x也可在没有操作系统的情况下运行，基于用户自己的任务调度系统，或是直接的计算器控制来运行。AM2x的设计目标是与实时操作系统一起工作或在没有操作系统的情况下工作。这符合MCU客户的期望——易于使用，没有高级操作系统的复杂性。AM64x使用A系列Arm内核和Linux等高级操作系统 (HLOS)，而Sitara AM2x系列MCU通常使用R系列或M系列的Arm内核。
总结来看，TI一直以来聚焦行业需求，Sitara AM2x MCU就是这样一款易于使用且顺应客户需求的产品。反观Sitara的整个产线，从复杂到简单，客户的选择将会非常灵活。
文/付斌，欢迎关注21ic电子网