嵌入式系統(tǒng)通常由微控制器、外圍器件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件等所組成，應(yīng)用范圍從工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，到便攜式消費(fèi)類電子產(chǎn)品等等，涉及的領(lǐng)域較為廣泛。伴隨著目前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速成長(zhǎng)，應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)嵌入式設(shè)備接收與處理網(wǎng)絡(luò)信息的能力日益重視，也使得嵌入式系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)解決方案取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
在嵌入式系統(tǒng)中，微控制器主要通過各種總線與外設(shè)溝通，I/O總線是微控制器與接口設(shè)備間傳遞數(shù)據(jù)的通道。接口設(shè)備則借由嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器把網(wǎng)絡(luò)信息上傳給微控制器，與此同時(shí)，微控制器也可以通過網(wǎng)絡(luò)控制器對(duì)接口設(shè)備進(jìn)行訪問。嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器一般用于實(shí)現(xiàn)相對(duì)低速的周邊接口與I/O總線之間的溝通橋梁，常見的接口包括以太網(wǎng)、Wi-Fi、串口(如RS-232串口)、并口(如打印機(jī)接口)、IrDA紅外口、VGA等，相應(yīng)地，嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器也根據(jù)不同的接口解決方案而分為不同的產(chǎn)品種類。
Microchip科技公司USB與聯(lián)網(wǎng)解決方案部資深營(yíng)銷經(jīng)理Fred Weber |
當(dāng)前，這一領(lǐng)域中的一個(gè)顯著發(fā)展特征是，USB LAN橋接網(wǎng)絡(luò)控制器正被大量引入到嵌入式系統(tǒng)中。對(duì)此，Microchip科技公司USB與聯(lián)網(wǎng)解決方案部資深營(yíng)銷經(jīng)理Fred Weber分析道：“設(shè)計(jì)人員對(duì)高集成度USB和以太網(wǎng)器件的需求從未停止。這一方面是因?yàn)槲醇梢蕴W(wǎng)媒體訪問控制器(MAC)的MCU或SoC采用這樣的網(wǎng)絡(luò)控制器就可以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)連接；其次，對(duì)于那些想要擴(kuò)展USB端口以及需要以太網(wǎng)連接的用戶來說，可以使用集成USB集線器的網(wǎng)絡(luò)控制器，以提高系統(tǒng)的集成度和降低系統(tǒng)總成本。”
提升集成度，縮減系統(tǒng)總成本
用戶選擇USB LAN接口網(wǎng)絡(luò)控制器的原因，通常是由于SoC本身沒有PCIe接口或是組數(shù)不足，因此需要用到這一類嵌入式橋接控制芯片；此外，針對(duì)Ultrabook或是平板電腦等薄型設(shè)計(jì)的平臺(tái)，因?yàn)闄C(jī)構(gòu)空間的限制性，無法使用原有的RJ45連接器，因而只能用USB 接口來代替。
對(duì)于出貨量起伏不大的嵌入式市場(chǎng)來說，這類產(chǎn)品的價(jià)格變化也相對(duì)平穩(wěn)。有業(yè)內(nèi)廠商反映，尤其是之前USB LAN市場(chǎng)并沒有出現(xiàn)太大的競(jìng)爭(zhēng)，用戶可選擇的范圍較窄，使得產(chǎn)品價(jià)格也較昂貴，但相信未來隨著一系列性價(jià)比俱佳的產(chǎn)品陸續(xù)面市，將會(huì)對(duì)市場(chǎng)價(jià)格產(chǎn)生重大影響。
以瑞昱(Realtek)半導(dǎo)體最新推出的USB LAN網(wǎng)絡(luò)控制器為例，為了進(jìn)一步提升集成度，產(chǎn)品對(duì)RBOM清單進(jìn)行了高度的整合，物料總數(shù)減少了近一半，僅在RBOM部分就可節(jié)省15-20美分。特別是，其USB2.0 10/100和USB3.0-to-Gigabit以太網(wǎng)控制器還可做P2P共板電路設(shè)計(jì)，并與市面上常見的Windows及Linux OS操作系統(tǒng)相兼容，可針對(duì)Ultrabook、平板電腦、工業(yè)計(jì)算機(jī)及主板等應(yīng)用市場(chǎng)支持多種系統(tǒng)平臺(tái)及規(guī)格，在節(jié)能省電、精巧封裝等特性上提供彈性化架構(gòu)及超低設(shè)計(jì)成本的解決方案。此外，Realtek還可提供給用戶公板設(shè)計(jì)檔(Dongle)、線路圖、Datasheet、線路檢查等支持和服務(wù)。
通過提供高度集成的器件，Microchip也保持了其價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)總成本隨著總物料成本的下降而降低。Weber補(bǔ)充道：“這些器件可以降低BOM成本，減少外部元器件數(shù)量。為了更好地服務(wù)廠商，我們還提供一項(xiàng)稱為L(zhǎng)ANCheck在線設(shè)計(jì)審查的獨(dú)特服務(wù)，免費(fèi)審查客戶的原理圖和布線文件，確?？蛻舻脑O(shè)計(jì)可以一次成功，該項(xiàng)服務(wù)顯著減輕了客戶研發(fā)的工作量，協(xié)助廠商加快了產(chǎn)品上市周期。
另一個(gè)值得關(guān)注的趨勢(shì)是，盡管現(xiàn)階段USB接口標(biāo)準(zhǔn)仍處于USB 2.0向USB 3.0全面推進(jìn)的過渡時(shí)期，但USB 聯(lián)盟在去年下半年又發(fā)布了新的USB 3.1規(guī)范，以適應(yīng)全高清，甚至超高清視頻格式的普及和發(fā)展。據(jù)稱，新規(guī)范將繼續(xù)兼容舊的USB 3.0和USB 2.0接口，且擁有更快的速度，其帶寬能力提升至10Gbps，是老款USB 3.0接口的兩倍，USB2.0的20倍。
為了配合新出臺(tái)的USB 3.1規(guī)范設(shè)備的開發(fā)，在網(wǎng)絡(luò)控制器的研發(fā)上也需要順應(yīng)這一技術(shù)發(fā)展進(jìn)程，聯(lián)杰(DAVICOM)國(guó)際股份有限公司產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理蔡長(zhǎng)勛對(duì)此表示道：“接口標(biāo)準(zhǔn)迅速?gòu)腢SB 2.0發(fā)展到USB3.1，為此，USB LAN網(wǎng)絡(luò)控制器的開發(fā)也應(yīng)著重提高產(chǎn)品的兼容性。雖然在消費(fèi)類產(chǎn)品市場(chǎng)中，USB LAN網(wǎng)絡(luò)控制器的應(yīng)用已趨向成熟且價(jià)格較為穩(wěn)定；但在一些新興的嵌入式應(yīng)用中，對(duì)該產(chǎn)品的需求量和價(jià)格空間都十分可觀，并且在這一類型的市場(chǎng)上，僅以IC產(chǎn)品本身已較難有競(jìng)爭(zhēng)力，需要以解決方案的形式存在，因此，廠商必須要具備完整的產(chǎn)品線路圖、精簡(jiǎn)的BOM成本清單、相對(duì)應(yīng)的軟硬件支持，以及各種生產(chǎn)工具軟件等。”
本文為《國(guó)際電子商情》原創(chuàng)，版權(quán)所有，謝絕轉(zhuǎn)載
本文下一頁(yè)：降低耗電量，支持多系統(tǒng)平臺(tái)
相關(guān)閱讀：
• 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是太多還是不夠？
• 車載以太網(wǎng)推動(dòng)下一代互聯(lián)汽車新浪潮
• 工業(yè)4.0大背景下的電機(jī)控制趨勢(shì)lFEesmc
{pagination}
降低耗電量，支持多系統(tǒng)平臺(tái)
談到USB LAN網(wǎng)絡(luò)控制器的未來發(fā)展，瑞昱(Realtek)半導(dǎo)體指出，這類產(chǎn)品開發(fā)的最大挑戰(zhàn)來自于與USB Host(主機(jī))的兼容性問題，以及傳統(tǒng)的BIOS基本輸入輸出系統(tǒng)并沒有支持網(wǎng)絡(luò)芯片的USB Host驅(qū)動(dòng)器，PXE驅(qū)動(dòng)器必須重新開發(fā)。目前，大部分第一代的USB LAN網(wǎng)絡(luò)控制器都已將最新的以太網(wǎng)規(guī)格包含進(jìn)去了，外部其他相關(guān)材料清單(RBOM)也較精簡(jiǎn)，耗電量雖有所下降，但仍差于PCIe LAN，下一代產(chǎn)品的開發(fā)重點(diǎn)會(huì)是將耗電量再進(jìn)一步降低。
Realtek的以太網(wǎng)產(chǎn)品保持著全球市場(chǎng)較高的市占率，產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于薄型筆記本電腦用的Docking或是外接式的Dongle產(chǎn)品，以及LTE路由器或是OTT盒子之類的嵌入式系統(tǒng)中。據(jù)介紹，現(xiàn)階段Realtek已可以提供EHCI增強(qiáng)型主機(jī)控制器接口和XHCI可擴(kuò)展的主機(jī)控制器接口的PXE代碼(支持鍵盤)，接下來公司將產(chǎn)品的研發(fā)方向放在更新的規(guī)格、小型化封裝、低耗電量、支持CDC-ECM，以及對(duì)于Linux平臺(tái)可以免驅(qū)動(dòng)即可上網(wǎng)等方面。
另外，為了解決高集成度USB LAN網(wǎng)絡(luò)控制器需要支持嵌入式應(yīng)用所采用的各種標(biāo)準(zhǔn)和特定操作系統(tǒng)的難題，Microchip目前已支持開源社區(qū)，能針對(duì)不同操作系統(tǒng)提供多種驅(qū)動(dòng)程序，并可提供各種軟件應(yīng)用程序來支持客戶的不同生產(chǎn)環(huán)境。作為USB和以太網(wǎng)器件的領(lǐng)先供應(yīng)商，Microchip憑借先進(jìn)的器件功能和所提供的軟件支持，可滿足用戶未來的開發(fā)需求。
Weber介紹道：“Microchip開發(fā)的USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)系列產(chǎn)品能夠支持需要通過USB接口實(shí)現(xiàn)10/100或千兆以太網(wǎng)端口和/或更多下行USB端口的任何系統(tǒng)。例如，我們的LAN9500A提供一個(gè)10/100以太網(wǎng)端口，而LAN7500提供一個(gè)千兆以太網(wǎng)端口，這兩款器件都具有USB 2.0接口。LAN9512/13/14系列產(chǎn)品中的所有成員均具有一個(gè)10/100以太網(wǎng)端口以及2、3或4個(gè)下行USB2.0端口。”正是通過這些高度集成的器件，系統(tǒng)可輕松實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展；此外LAN9730還具有特定的HSIC(高速互連芯片)接口，可最多減少2個(gè)USB PHY，從而降低了總體成本和系統(tǒng)功耗，同時(shí)還提供一個(gè)10/100以太網(wǎng)端口。
本文為《國(guó)際電子商情》原創(chuàng)，版權(quán)所有，謝絕轉(zhuǎn)載
相關(guān)閱讀：
• 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是太多還是不夠？
• 車載以太網(wǎng)推動(dòng)下一代互聯(lián)汽車新浪潮
• 工業(yè)4.0大背景下的電機(jī)控制趨勢(shì)lFEesmc
