吴健鸿：德州仪器将如何利用创新助力工业物联网发展

    如果你是工业口相关设计人员，还不知道工业4.0，不知道中国制造2025，那你肯定是落伍了。工业自动化的物联网大潮袭来的当下，每个公司和个人都有不同的准备，日前德州仪器半导体事业部中国区业务拓展总监吴健鸿向媒体阐述了作为一家芯片公司，TI是如何迎接工业物联网及工业创新的。

 

    吴健鸿表示，因为生产线要确保连续运转，所以工业物联网最重要的就是需要安全可靠。其次，电子设备的增加势必会带来用电量的大幅提高，因此能源效率也对成本有非常大的影响。第三，未来精密仪器的需求增加对产品的高精度也是必须的。

 

    谈及工业物联网互联互通部分，吴健鸿表示工业的互联需求和消费类不同，工业需要的是最可靠最具有实时性的连接网络，都有特定的总线标准。

 

    TI在工业物联网信号链中占有绝对的领导地位，从传感器到AD/DA，从处理器到网络连接设备，TI能够提供工业系统中超过80%的芯片。那么TI未来将如何利用自身优势发展工业物联网呢？吴健鸿用三款新品举例，说明了TI未来在这一领域的策略。

     
   
     德州仪器半导体事业部中国区业务拓展总监吴健鸿

 

 

    日前，TI发布了业内首款支持数字和模拟位置传感器的工业驱动控制片上系统 (SoC)，TMS320F28379D和TMS320F28379S两款产品。该系列隶属于TI Delfino系列，除了Delfino，TI在C2000实时控制单片机类型上还有Piccolo和Concerto两大系列。Delfino系列定位于中端实时控制，包括工业驱动、马达伺服、 光伏转换、数字电源等领域。吴健鸿强调，TMS320F28379x系列内置4个差分 16位1MSPS ADC，因此十分适合马达控制领域。
 

    吴健鸿强调，目前TI的高性能实时DSP可以完全取代过去MCU+FPGA的编码功能。FPGA中常用的加速器等都集成到了DSP+MCU+加速器的SoC中，另外，在PWM内部控制的部分，我们也有硬件的配合，可以把一些FPGA结合在里面，同时ADC、滤波等硬件也集成在了SoC内部。
 

    除了硬件性能优异之外，TI的马达控制软件功能也非常完备。DesignDRIVE是一个单一的硬件和软件平台，能够帮助工程师轻松开发和评估用于多种工业驱动和伺服器拓扑的解决方案。作为DesignDRIVE的一项全新技术，Position Manager还可帮助开发人员实现与数字和模拟位置传感器的轻松对接。TMS320F28379D和TMS320F28379S MCU是C2000产品组合中首款支持片上Position Manager技术的器件。作为DesignDRIVE解决方案的关键组成部分，Position Manager能够帮助工业驱动系统设计人员直接开发、支持和维护用于连接至传感器的FPGA或ASIC，避免了额外的工程设计。

 

    TI的Position Manager与数字和模拟位置传感器相兼容，这种兼容性让单个C2000 Delfino MCU可以灵活地支持多个传感器类型。其中包括EnDat 2.2、BiSS-C、Resolver、 SIN/COS，以及包括顺时针/逆时针协议(CW/CCW)在内的增量编码器。德州仪器(TI)是目前唯一一家能够针对工业应用同时支持数字和模拟位置传感器的半导体供应商。通过携手业界领先的位置传感器开发公司HEIDENHAIN，TI对这一款片上解决方案进行了测试，以确保其兼容性。

TI提供的C2000 controlSUITE程序包可为DesignDRIVE提供支持，同时其涵盖了电机矢量控制、合并电流、速度和位置环路的特定示例，以帮助开发人员立即启动评估和开发，此外，用户可以下载TI的Code Composer Studio集成开发环境(IDE)，以获取代码生成和调试功能。针对开发，TI 的C2000 F28379D和F28379S MCU与F28377D和 F28377S完全兼容，同时由Mathworks的Simulink和Embedded Coder提供支持。TI也借由在电机控制领域几十年的耕耘，提供了大量的参考设计资料给客户参考。

 

 

    CC1310是SimpleLink中面世最晚的一款产品，此前TI发布的产品包括支持蓝牙、ZigBee、Wifi、6Lowpan等多种2.4GHz无线标准产品，CC1310则是支持Sub-1GHz标准产品。和2.4GHz主要面对消费电子不同，Sub-1GHz主要面对楼宇自动化、智能电网、安防、物流、工业和农业等商业应用。

 

    CC1310是目前业内唯一一款支持Sub-1GHz的无线SoC，比起芯片组方案，SoC可以更省电、更可靠。CC1310的无线功耗指标为5.5mA无线电RX电流，22.6mA+14dBm无线电TX电流。处理器ARM Cortex-M3同样采用了低功耗设计，工作时51uA/MHz，睡眠电流0.6uA。尽管低功耗但性能仍然不逊于分立方案。灵敏度指标为-110dBm@50kbps，-124dBm@0.625kbps。
 

    吴健鸿表示，CC1310除了自身高整合之外，还和众多本土厂商配合，做好外围BOM，这样厂商可以直接使用参考方案进行设计及调试，大大简化了开发周期。
 

CapTIvate技术的工业电容触摸技术
 

    吴健鸿介绍的第三款产品，是首款通过IEC 61000-4-6认证的电容触摸解决方案MSP430FR2633 MCU。IEC61000-4-6是电磁兼容标准测试与测量技术- 射频场感应的传导干扰的抗扰度试验，该标准最重要的要求是抗噪音和干扰。
 

    MSP430FR2633 MCU支持不同介质，包括塑料、金属、玻璃等材质均可，同时也支持手套触摸和防水。CapTIvate技术支持自电容与互电容，自电容为近距离感测提供了更高的灵敏度，而互电容可在较低串扰的情况下实现大量按钮的紧密排列。这些特征非常适合家电及工业应用。
 

    在功耗方面，芯片上的触摸唤醒硬件在CPU关闭的情况下可持续扫描多达4个的电极，在睡眠模式下，每个按钮的电流消耗仅有0.9µA，达到业界领先水平。因此，在由单个纽扣电池供电的情况下，设备的运行时间可长达15年。业内最宽泛的低功耗铁电随机存取存储器 (FRAM) MCU产品组合特有的非易失性存储器不仅具有更强的耐用性，同时写入速度快出100倍，能够让系统在极短的时间内从最低功耗待机模式中唤醒。在电源出现故障时，FRAM还能提供保存和恢复按钮的选项，因此可以省去备用电池所占据的额外空间。
 

    吴健鸿强调，此触摸解决方案最大的特点还是软件开发方面，CapTIvate设计中心是一个图形用户界面 (GUI) ，能够允许开发者通过拖放传感器来实现快速系统配置，并在5分钟内开始对性能进行调节。
 

    “我们不但提供可靠、安全、低功耗以及高精度的产品给客户，同时希望通过我们和客户的沟通，为客户提供更全面的解决方案，比如我们推出的TIDesigns参考设计平台、我们的各种开发软件、开发板等，都是为客户最快速的产品开发提供更多帮助。”吴健鸿表示。