自从苹果电脑与宏达电不约而同于2008年推出划时代的新一代智慧型手机后,不仅引爆了智慧型手机与平板电脑的高度成长,更让行动装置成为消费市场最受欢迎的设备。而在市面上众多架构中,ARM架构处理器由于具备省电、运算速度快,所以自然成为各家厂商推出行动产品的首选。
为协助客户快速切入行动装置市场,身为全球半导体龙头业者的意法半导体(STMicroelectronics,简称ST),在2013年7月17日于台北,举行了一场STM32微控制器技术研讨会,会除中分享STM32全系列微控制器的特色,以及产品应用方向与NFC市场的现况外,更邀请到合作夥伴Alya与新华电脑到场分享切入市场的作法与经验,希望藉此让台湾IC设计公司能以最快速的方式,积极抢攻难得一见的庞大商机。
意法半导体产品行销经理杨正廉。
意法半导体资深产品行销工程师余玟宏。
随着平板电脑、智慧型手机快速普及,具备省电特性的ARM架构处理器,已经成为全球销售量成长速度最快的处理器。根据市场研究机构的调查报告指出,ARM架构处理器从2007年的13.6%,大幅成长到2010年的23.5%,其中以意法半导体STM32晶片为核心的Cortex-M系列,在ARM平台的市场占有率高达45%以上,而且还在持续增加中。
意法半导体产品行销经理杨正廉表示:「STM32晶片是意法半导体非常重要的产品线,在2007年首度问世时,还是市场上第一款采用32位元的微处理器,而且意法半导体更承诺每款产品都会供货10年以上,以确保客户的投资能够获得回收。」而为了确保产品供应的稳定性,意法半导体除与台积电保持非常紧密的合作关系外,每个产品线均有两个不同晶圆厂负责生产,不会发生供货短缺的状况。
截至目前为止,意法半导体推出的STM32晶片,共有高达350款以上接脚相容的产品,而且均采用相同的开发介面,所以设计人员可以根据市场的需求,快速推出相对应的产品。值得一提的是,开发平台一致性可以大幅省下产品开发所需的成本与时间,所以根据市调公司UBMTechInsights针对1,700位微处理器与讯号处理器开发人员进行的问卷调查结果显示,意法半导体的STM32晶片是多数人心目中的首选,STM32的效能与开发平台广受设计人员爱戴。
STM32具备价格优势可提升产品竞争优势
MCU之所以广泛被应用在行动装置与物联网设备上,主要是因为具备低耗电、高效能的特性,可以提供复杂应用程式运作所需。目前全球MCU的出货量,主要以32位元的产品为大宗,其中又以ARM推出的Cortex-M系列为消费市场的首选。但是考量到成本的关系,有部分业者仍然采用传统8位元MCU,但是由于运算能力不佳,已经明显无法满足消费市场的需求。
相较之下,ARM推出的Cortex-M则拥有价格上的优势,但相较于传统的8位元MCU,却有更快的运算速度与省电能力,而且同样支援C语言的开发环境,所以转换过程完几乎不会遇到任何问题。
目前ARM针对MCU市场推出了Cortex-M0、M3、M4等三个系列的产品,虽然特性与资料处理速度都不同,适合的使用环境也不相同,但是由于彼此之间的程式码完全相容,加上提供标准的开发介面,故可以省下宝贵的开发成本与时间。因此意法半导体也分别推出了STM32F1、STM32F2、STM32F3、STM32F4,而最新问世的STM32F0,则是专为有成本考量的环境所设计。
「ARMCortex-M的产品线非常完整,Cortex-M0处理器支援8、16位元运算模式,Cortex-M3、Cortex-M4处理则支援16、32位元运算模式。」意法半导体资深产品行销工程师余玟宏指出:「我们以ARMCortex-M0架构,推出了STM32F0处理器,在大量出货的状况下,平均每颗晶片的价格仅为0.69美元,价格与传统8位元MCU差不多,但是却可应用在更多的环境。」
STM32F0是以Cortex-M0为核心,保留STM32平台便于使用的特性,运算速度为48MHz,并且拥有5组DMA,以及极为优异的电源管理工具,整体表现比其他品牌的产品更为优异。不光如此,开发人员依然可以使用意法半导体免费提供的函数与范例应用程式,以大幅降低新产品的研发时程,与降低昂贵的开发成本。
在缩短开发流程与时间的前提下,意法半导体提供两种不同的开发套件,分别是STM32F0Discoverykit与STM320518EvalBoard。其中,STM32F0Discoverykit主要是用于初期的简易测试,确认创意与构想是否可行,至于STM32F0EvalBoard,则是针对完整测试流程所设计,能在量产前协助开发人员找出潜在的问题,可减少产品事后修正需支付的昂贵成本。
协助夥伴快速上网Ayla提供最佳解决方案
随着基础网路建设逐渐普及,带动了云端运算、物联网的形成,几乎所有设备如手机、笔记型电脑,乃至于智慧型家电,几乎都强调能够上网的功能,足见具备网路连结能力,已经成为产品必备的基本功能。但是根据一项调查结果显示,在全球采用MCU的装置中,大约只有1%具备上网的功能,其关键在于多数MCU工程师对网路不熟悉,以致于要将现有产品加上无线传输功能,往往要耗费不少金钱。
尽管无线网路从问世至今已经超过20年以上,但是受限于相关的规范非常多,至少超过20种以上,如Wi-Fi标准、天线设计、SSL加密、身分认证、资料交换等等,以致于许多厂商虽然有心想要把产品加入上网的功能,但却受限于缺乏相关技术能力,以致于只能够原地踏步。
Ayla产品经理张家源指出:「过去厂商必需要透过外接无线晶片的方式,才能让产品具备上网的功能,但是却要面临体积变大,以及功耗增大的问题。有鉴于此,我们开发了专为STM32系列晶片使用的无线网路解决方案,不仅可以让产品快速连接到无线网路,还可一并解决开发人员最担心的成本问题。」
Ayla解决方案最大的特色,就是只需要占用STM32晶片5K左右的空间,并且可以利用标准的SPI与UART与无线网路模组连接,加上支援OTA的功能,可以让产品具备有自动更新的功能,完全不需要担心后续维修与韧体更新的问题。而目前Ayla也规划将应用软体在AppStore上架,以便让合作夥伴有更多不同的应用方式。
支援标准开发工具大幅降低开发成本
一项产品在正式上市之前,往往都得经过创意发想、概念验证、程式开发、除错等等阶段,而商品能否准时问世的关键,则在于是否能够透过专案工具的协助,确实掌握资源调配。