近日,由中国电子信息产业集团有限公司主办,温州经济技术开发区管委会、温州市经济和信息化局、温州市科技局、中国电子(温州)信息港、中国光动力港和iCAN国际联盟指导的“IAIC物联网峰会论坛和中国核心应用创新设计竞赛物联网专场竞赛”成功举行。在主题报告中,赵一创新产品市场总监金光义发表了题为“GD32单片机不断打造物联网智能开发平台”的主旨演讲。
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赵毅创新产品市场总监广金毅
超级简单创新构建物联网所需的所有要素
金光义指出,物联网有四个基本要素,即存储、处理、有线和无线连接以及传感器。目前,赵毅创新已经全面阐述了这四个基本要素。
金光义表示,赵毅努力打造的是一个物联网智能开发平台,包括芯片和解决方案,能够快速开发物联网项目。从产品角度来看,第一大部分是赵一创新的Nor闪存(Nor Flash memory),它在中国拥有最高的市场份额,在世界上排名第三,在开发和批量生产各种类型的存储器方面有着深厚的经验。
第二大部分是始于2013年的微控制器产品线。作为中国大陆首家推出32位Arm核心微控制器的制造商,赵一创新在Arm微控制器领域排名第三,也是中国第一家制造商。2018年的数据显示,赵一创新在中国Arm微控制器市场占有9.4%的市场份额。在过去的六年里,微控制器的出货量已经超过3亿台,服务于20,000多个客户,并广泛覆盖家用电器、智能硬件、工业现场和汽车等应用。金光义特别强调,单片机目前广泛应用于汽车领域。一辆车内有200多个单片机,这将是未来单片机发展的关键市场。
第三个主要部分是连通性,包括短无线网络和蓝牙等短程产品,以及LTE和NB-IoT等远程产品,这些都是超易创新的有前途的技术领域。金光义还表示,未来,赵毅计划推出集成射频的单片机产品,打造SoC解决方案。
第四部分是传感器。通过收购卫斯理,赵一创新已经拥有了很多传感器,包括触摸传感器、指纹传感器等。将来它不会断开和发射各种类似的声光电传感器。
百货公司大楼从Arm到RISC-V
从2013年首款32位Cortex-M3核心微控制器到2016年Cortex-M4核心微控制器以及2018年发布的Cortex-M23核心安全微控制器,预计Cortex-M33核心产品也将于2020年初发布。目前,赵一创新提供了23个产品系列和300多个产品型号,为许多客户提供了高性能、低成本、易于开发的产品组合,帮助客户尽快将自己的想法付诸实践。值得一提的是,因为选择了Arm生态系统,所以所有的产品系列都可以兼容,无论用户想要降低物料清单成本还是提高产品性能,都可以无缝选择型号。
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如图所示,在M3内核的单片机布局中,赵毅创新详细规划了从入门级到主流再到高性能的整个产品线布局。入门级产品最主要的频率是72MHz,非常适合传统的8位和16位单片机开发人员升级。然而,高性能产品的主频高达120MHz,处理器性能高达150DMIPS,具有图形显示和信号处理等高端功能。
在Cortex-M4核心产品群中,赵毅创新还采用细分方法为用户提供足够的选择空,其中F4系列产品最大主频为200兆赫,集成了丰富的外设和接口,包括USB、图形加速器等功能,完全满足了嵌入式开发的不同需求。
除了Arm单片机的广泛布局外,2019年8月,赵一创新宣布推出其首款RISC-V核心单片机。“我们拥有完整的Arm内核和RISC-V内核布局,以双轨的形式为客户提供具有竞争力的产品,这也可以满足物联网多样化和差异化的发展需求。”金光义说道。
金光义强调,赵毅的创新是全球首款基于开源指令架构RISC-V的32位通用单片机产品。目前,赵毅是第一个针对主流发展需求提供14种通用车型的公司。“我们所有的RISC-V核心微控制器都可以与现有的Arm微控制器兼容,其中包括产品型号兼容性、引脚和封装兼容性、软件开发兼容性等。用户可以轻松从Arm内核切换到RISC-V内核,为我们提供更加灵活多样的选择。”金光义说道。
目前,赵毅创新的RISC-V产品系列命名为GD32V系列,最大主频为108MHz,最大闪存容量为128K,产品性能满足工业宽温度要求,可适用于工业高噪声条件和非常恶劣的环境应用,具有良好的抗静电噪声和电磁兼容保护性能。
“我们在Arm内核和RISC-V内核开发之间搭建了一座桥梁,允许不同架构之间的灵活转换。这是一个前所未有的创新设计。可以说,在GD32V系列RISC-V内核的推动下,我相信RISC-V技术会继续不断发展,越来越多的开发者可以选择新的RISC-V开源指令级架构来开发差异化的物联网产品。”金光义总结道。
在信号链方面,赵毅创新正在将更多模拟外设集成到单片机中,包括高速运算放大器、比较器、高性能模数转换器(模数转换器)等。通过模拟IP的集成封装,结合不同的处理器性能,客户可以真正根据自己的需求进行选择。
除了通用单片机,目前赵毅创新的单片机也有垂直布局。目前,它主要是一种指纹识别的高速算法。未来,它还将推出专门针对家用电器、通信等的优化垂直产品。
金光义强调,要打造一个完整的单片机百货商店,必须为顾客提供一站式购物服务。赵一创新还将丰富的存储技术与单片机相结合,包括电子闪存,以及随后的MRAM、RRAM等技术,这些技术将被集成到单片机中。在技术方面,还将引入主流技术,包括110纳米和55纳米以及40纳米和低功耗技术。
百货公司应该面对广阔的物联网市场
百货商店的开业自然是针对各种各样的顾客群。金光义对赵一创新产品布局的介绍瞄准了三大市场,即超低功耗、无线连接和汽车应用。这三大市场也是物联网发展最快的领域。
在汽车市场上,赵一创新已经推出汽车级Nor闪存,还将推出符合QEC-Q100和国际标准化组织-26262标准的汽车级微控制器。
鉴于此次会议前后物联网的发展,金光义给出了目前赵毅创新的许多创新应用点,包括能源相关行业的发光二极管路灯、太阳能电池和变电站。工业应用包括电机控制、变频、可编程控制器和其他应用。在电机控制方面,赵毅针对步进电机、三相电机、DC电机、交流电机、永磁同步电机等类型创新了相应的单片机控制算法,其应用领域包括电动汽车、无人机、平衡车、机床、家用电器、各种油烟机、冰箱、洗衣机、变频冰箱等。许多行业基准客户也在大规模生产中采用了安全监控设备。在办公自动化和支付相关行业,如打印机和读卡器,赵毅创新的出货量也在上升。在医疗保健的应用中,生命体征监测系统和各种护理仪器也是单片机的主要应用热点之一。然而,对于物联网终端,包括嵌入式无线网络模块、蓝牙模块、安全监控、条形码扫描和车载OBD,机会非常大空。
金光义强调电动机的应用,充分体现了“百货商店”的价值。例如,赵毅创新可以通过更高的处理器性能轻松实现各种FOC算法和数字信号处理器信号处理,加快电机控制算法的执行效率和精度。在外设方面,高精度、高采样率的模数转换器可以实现电机控制所需的高精度闭环反馈,同时支持各种脉宽调制信号可以驱动三相电机或者更好地支持FOC算法。
物联网的广泛硬件只是实现物联网的基础。为了真正让物联网发挥作用,有必要与合作伙伴一起构建一个软件、硬件和云计算的一体化生态环境。目前,赵毅创新支持的环境包括华为的LiteOS和华为云、Alios和Aliyun、Arm Mbed操作系统和Arm云等。都有广泛的合作和真正的地面参考项目。
“赵毅创新的单片机为物联网的发展搭建了一个非常好的平台。我们也希望用户能够通过使用中国核心网实现发展和创业的理想,为物联网开发更智能的硬件和终端设备。”金光义总结道。