《電子技術(shù)應(yīng)用》
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中國(guó)儀控產(chǎn)業(yè)蘊(yùn)含巨大商機(jī)ADI DSP助跑本土軍團(tuán)

2009-11-19
作者:亞德諾半導(dǎo)體
關(guān)鍵詞: DSP Blackfin SHARC ADI

  近年來(lái),,儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)控制(簡(jiǎn)稱(chēng)儀控)產(chǎn)業(yè)似乎不如3G,、新潮有趣的消費(fèi)電子等行業(yè)那樣抓人眼球、受媒體熱捧,。但通過(guò)以下最新的數(shù)據(jù)可以看到,,該產(chǎn)業(yè)在中國(guó)蘊(yùn)藏著巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì),,并且隨著需求的變化,在產(chǎn)品的功能和技術(shù)特性方面呈現(xiàn)出新的特點(diǎn),。
  眾所周知,,中國(guó)政府正在逐步落實(shí)的4萬(wàn)億投資計(jì)劃中,很大一部分是關(guān)于加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入的政策,。其中重點(diǎn)包括電力,、鐵路,、機(jī)場(chǎng)、城市地鐵等系統(tǒng)的建設(shè),。例如,,國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)分別公布了上調(diào)2009、2010兩年投資額度的規(guī)劃,??傮w來(lái)看,預(yù)計(jì)兩大電網(wǎng)公司在明后兩年全國(guó)范圍內(nèi)年電網(wǎng)投資額度將達(dá)到4 650億元,,比原規(guī)劃的3 350億元上調(diào)了38%,,這將為輸/配電設(shè)備、保護(hù)設(shè)備及其他電力自動(dòng)化設(shè)備市場(chǎng)注入活力,。而建設(shè)高速鐵路需要現(xiàn)代化的路網(wǎng)指揮系統(tǒng),、現(xiàn)代化的高速機(jī)車(chē)、鐵軌監(jiān)測(cè)和養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)都給各種自動(dòng)化信息處理,、機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)和測(cè)量測(cè)試設(shè)備帶來(lái)廣闊的市場(chǎng)空間,。另外,在此巨額投資計(jì)劃中,,毫無(wú)疑問(wèn),,環(huán)境治理和節(jié)能減排將是其中受惠最大的領(lǐng)域之一,從而將推動(dòng)中國(guó)能源,、化工等產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整,,這對(duì)應(yīng)用于這些產(chǎn)業(yè)的各種自動(dòng)化設(shè)備產(chǎn)生了大量需求,對(duì)諸如環(huán)境監(jiān)測(cè)分析儀器等各類(lèi)專(zhuān)業(yè)儀器儀表的需求也將帶來(lái)極大的推動(dòng)力量,。
  賽迪顧問(wèn)(CCID)的研究數(shù)據(jù)表明,,近幾年“隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,,中國(guó)儀控產(chǎn)業(yè)的年增長(zhǎng)率連續(xù)4年超過(guò)20%”,。按照CCID的劃分,中國(guó)儀器儀表產(chǎn)業(yè)包含:工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)(IAICS),、科學(xué)測(cè)試儀器,、專(zhuān)業(yè)儀器儀表以及一般儀器儀表。其中,,由于中國(guó)正處在工業(yè)化的關(guān)鍵階段,,對(duì)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)有很大的需求,成長(zhǎng)迅速,。另一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)是專(zhuān)業(yè)的儀器儀表,,其中環(huán)境監(jiān)測(cè)分析儀器增長(zhǎng)最快。其他產(chǎn)品如光學(xué)儀器,、測(cè)試機(jī)器,、地質(zhì)勘探及地震儀器儀表,、教學(xué)儀器等則保持穩(wěn)步增長(zhǎng)。
  更高要求的設(shè)計(jì)需求
   產(chǎn)業(yè)升級(jí),、技術(shù)更新和國(guó)家節(jié)能工程的實(shí)施對(duì)儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備的開(kāi)發(fā)提出了更高的要求,,即:
   · 所用芯片方案和系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須事先高效節(jié)能
   · 可實(shí)現(xiàn)精確高速控制和測(cè)量
   · 具有更強(qiáng)的通信能力
   · 所用方案能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)
   · 穩(wěn)定可靠地工作
  ADI公司針對(duì)測(cè)試測(cè)量及工業(yè)控制應(yīng)用的多種DSP方案很好地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)需求,其中包括近十年來(lái)半導(dǎo)體行業(yè)新標(biāo)桿的通用DSP——Blackfin系列和業(yè)界最穩(wěn)定的浮點(diǎn)DSP—SHARC系列,。
  Blackfin處理器代表了一種新型32位嵌入式處理器:匯聚處理器,。它非常適合應(yīng)用于復(fù)雜任務(wù)調(diào)度和高性能數(shù)字信號(hào)處理,不僅可以進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制或測(cè)試測(cè)量,,同時(shí)還支持多模式通信及系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度,。正是這種靈活性和可擴(kuò)展性的獨(dú)特結(jié)合為Blackfin處理器贏得了匯聚應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的適應(yīng)性。
  SHARC處理器占據(jù)浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器市場(chǎng)的主要份額,,其高性能的內(nèi)核具有卓越I/O吞吐率和優(yōu)異的存儲(chǔ)器性能,。以每美元319 MFLOPS 起價(jià),SHARC系列處理器為對(duì)要求動(dòng)態(tài)范圍寬的應(yīng)用(例如工業(yè),、儀器儀表,、醫(yī)用產(chǎn)品)提供浮點(diǎn)處理的低成本解決方案。
  中國(guó)的應(yīng)用實(shí)例
  ADI DSP具有可靠性高,、低功耗的特點(diǎn),,并帶有豐富的接口,且溫度范圍寬,。其優(yōu)異的綜合性能和電磁兼容性受到業(yè)界廣泛好評(píng),,它們正在為諸多測(cè)試測(cè)量及工業(yè)控制應(yīng)用系統(tǒng)提供核心動(dòng)力,包括測(cè)試測(cè)量?jī)x器,、數(shù)據(jù)采集,、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制,、電力線(xiàn)保護(hù)設(shè)備,、智能電表、鐵路及軌道運(yùn)輸系統(tǒng)等,。
  ADI與南京南瑞繼保電氣有限公司有著多年的合作,。十年前,南瑞繼保開(kāi)始使用ADI公司的218x系列16位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器,。隨著多種基于Blackfin與SHARC處理器的產(chǎn)品取代了基于微處理器與微控制器的設(shè)計(jì),,信號(hào)處理架構(gòu)在該公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用不斷擴(kuò)展。目前該公司的大多數(shù)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)都基于ADI公司的數(shù)字信號(hào)處理器,。圖1所示為其中的合作項(xiàng)目——PLM(電力線(xiàn)監(jiān)控)設(shè)備,,其設(shè)備采用了ADI公司的Blackfin和SHARC系列。ADI DSP的性能與可靠性提供了對(duì)電力網(wǎng)故障、瞬變事件的檢測(cè)和響應(yīng)能力,。
  ADI DSP也在幫助本土廠商從占據(jù)低端產(chǎn)品主導(dǎo)地位向提高技術(shù)含量,、推出更多中高端設(shè)備產(chǎn)品邁進(jìn)。例如,,數(shù)字存儲(chǔ)示波器(DSO),、信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀和邏輯分析儀制造商普源精電公司為其整個(gè)產(chǎn)品系列尋求足夠通用和功能足夠強(qiáng)大的信號(hào)處理平臺(tái)時(shí),,就選擇了ADI Blackfin處理器,。
   而在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域,Blackfin能夠以較低成本提供前所未有的處理能力,,這也正是普源精電選擇ADI Blackfin處理器的重要原因,。Blackfin具有采用統(tǒng)一架構(gòu)的微控制器(MCU)和信號(hào)處理功能,這樣就不再需要單獨(dú)的數(shù)字信號(hào)和控制處理器,。普源精電制造的完整DSO產(chǎn)品線(xiàn)包含2個(gè)產(chǎn)品系列:DS5000C和DS50000M以及DS3000B和DS3000M,,這些產(chǎn)品均有彩色和單色顯示器可供選擇,并且都附帶各種其他特性以滿(mǎn)足客戶(hù)的個(gè)別需求,。示波器的差異化參數(shù)包括帶寬,、時(shí)基(設(shè)定繪制痕跡線(xiàn)的速度,并以每格的秒數(shù)對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)),、采樣率和通道數(shù)(允許顯示1路以上的輸入信號(hào)),、存儲(chǔ)容量、觸發(fā)類(lèi)型(來(lái)自外部源的脈沖,、視頻或邊沿觸發(fā))以及許多其他變量,,如圖2所示。

  普源精電公司生產(chǎn)的另一整套虛擬儀器產(chǎn)品線(xiàn)包括:帶頻譜分析儀的示波器,,它采用了快速傅里葉變換(FFT),,以及將波形轉(zhuǎn)換成其頻譜分量的數(shù)學(xué)處理;同時(shí)具有頻譜分析儀和邏輯分析儀的示波器,;附帶頻譜分析儀和電池的便攜式示波器,;第一款將與信號(hào)發(fā)生器整合在一起的DSO,它可以產(chǎn)生交流電,,可用來(lái)測(cè)試或測(cè)量電路,。
  以上2個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)均采用了Blackfin ADSP-BF531處理器作為核心處理器平臺(tái),。Blackfin處理器系列的優(yōu)勢(shì)在于其性能可以滿(mǎn)足像普源精電產(chǎn)品這樣的工業(yè),、儀器儀表和通信應(yīng)用的計(jì)算要求和功耗限制。Blackfin處理器將突破性的信號(hào)處理性能和功效與RISC編程模型結(jié)合在一起,,可以在同一處理器上的硬實(shí)時(shí)信號(hào)處理任務(wù)與系統(tǒng)控制任務(wù)之間靈活地分配資源,。Blackfin處理器的可編程特性使普源精電的工程師能方便地修改其基于Blackfin的硬件平臺(tái),從而滿(mǎn)足各種客戶(hù)需求的價(jià)位,,創(chuàng)建整個(gè)產(chǎn)品系列,。
  普源精電公司還發(fā)現(xiàn),,Blackfin豐富的外設(shè)使得該公司能夠?qū)崿F(xiàn)小尺寸、低成本的產(chǎn)品,。BF531處理器包含通過(guò)幾個(gè)高帶寬總線(xiàn)連接至內(nèi)核的外設(shè),,從而提供了系統(tǒng)配置的靈活性以及出色系統(tǒng)總體性能。通用外設(shè)包含諸如UART,、具有脈寬調(diào)制(PWM)和脈沖測(cè)量功能的定時(shí)器,、通用標(biāo)志I/O引腳、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及看門(mén)狗定時(shí)器,。此外,,該處理器還具備用來(lái)連接至各種音頻、視頻和調(diào)制解調(diào)器編解碼器功能的高速串行和并行接口,,可靈活管理來(lái)自片上外設(shè)或者外部源的中斷信號(hào)的中斷控制器,,以及適應(yīng)更多應(yīng)用要求的處理器和系統(tǒng)的性能和功耗指標(biāo)的電源管理控制功能。
  Blackfin靈活的功能特性已經(jīng)極大地改變了普源精電的產(chǎn)品線(xiàn),,在ADI的其他Blackfin系列處理器的幫助下,,該公司計(jì)劃垂直擴(kuò)展其產(chǎn)品系列,從而以各種價(jià)位向客戶(hù)提供更多選擇,。
   完善的服務(wù)和技術(shù)支持幫助縮短上市時(shí)間
   能夠使產(chǎn)品快速上市幾乎是所有廠商追求的目標(biāo),。除了Blackfin和SHARC的特性使廠商能夠方便地建立整個(gè)系統(tǒng)、節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間之外,,ADI公司提供的服務(wù)和技術(shù)支持體系也非常完善,,這也對(duì)縮短上市時(shí)間起了很大作用。ADI在中國(guó)不斷努力營(yíng)造一個(gè)優(yōu)良的“生態(tài)系統(tǒng)”,,即由ADI及其合作伙伴構(gòu)成網(wǎng)絡(luò),,為客戶(hù)提供相關(guān)的軟件、工具,、參考設(shè)計(jì),、教育培訓(xùn)等支持。對(duì)于測(cè)試測(cè)量和工業(yè)控制應(yīng)用,,除了不斷擴(kuò)大公司自己的本地技術(shù)支持工程師團(tuán)隊(duì),,ADI還聯(lián)合了很多第三方合作伙伴,其中包括本地優(yōu)秀技術(shù)提供商,,如北京億旗創(chuàng)新,、東方迪碼、深圳市英蓓特,、華恒科技,、長(zhǎng)沙新竹等公司,他們不斷推出低價(jià)位、使用更方便,、支持更便利的本地開(kāi)發(fā)工具和系統(tǒng)方案,。
   主攻教學(xué)儀器、安防系統(tǒng),、消費(fèi)電子,、工業(yè)控制系統(tǒng)方案的億旗創(chuàng)新公司不僅推出了多款A(yù)DI DSP開(kāi)發(fā)板和工業(yè)類(lèi)應(yīng)用方案,還協(xié)助ADI舉辦各類(lèi)企業(yè)用戶(hù)培訓(xùn)課程,。東方迪碼公司也推出了囊括全系列ADI DSP的開(kāi)發(fā)板,、仿真器、擴(kuò)展子卡,、算法,,同時(shí)也可提供ADI DSP的咨詢(xún)與培訓(xùn)服務(wù)。華恒科技公司也推出了基于多款Blackfin的嵌入式Linux評(píng)估板,、入門(mén)學(xué)習(xí)板,。英蓓特公司基于Visual DSP++集成環(huán)境,結(jié)合自己獨(dú)特的嵌入式開(kāi)發(fā)調(diào)試技術(shù),,成功推出了Emlink Blackfin仿真器,,支持Blackfin全系列產(chǎn)品。長(zhǎng)沙新竹公司則開(kāi)發(fā)出了基于AD73360+BlackFin的高端多功能三相電表方案,,采用該方案可以使采樣提高精度,,并可獲得高穩(wěn)定的校表輸出,并可對(duì)被測(cè)量參數(shù)作細(xì)微補(bǔ)償,。

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