英飛凌日前針對(duì)高低端工業(yè)應(yīng)用，分別推出兩大MCU系列新品，包括XMC1000的最新系列XMC1400和號(hào)稱“目前市場(chǎng)上最緊湊的EtherCAT節(jié)點(diǎn)外加頂尖內(nèi)存和外設(shè)集成”的XMC4000。

XMC1400分為通用型/增強(qiáng)型電機(jī)控制/CAN通信3個(gè)子系列，采用VQFN40/VQFN48/VQFN64/LQFP64封裝，主要面向電機(jī)、電源控制、家電控制、工業(yè)I/O模塊以及小型通用機(jī)械應(yīng)用。新系列將CPU主頻提升至48MHz，再結(jié)合96MHz協(xié)處理器單元MATH，可提供更強(qiáng)的運(yùn)算能力。相比上一代產(chǎn)品，XMC1400擁有更多的通信接口和管腳封裝，集成了MultiCAN模塊，支持CAN2.0B協(xié)議，還提供了更多針對(duì)電機(jī)及電源應(yīng)用相關(guān)外設(shè)單元，可以支持雙電機(jī)控制及復(fù)雜的電源控制。

F1:XMC1400系列框圖

XMC4800基于ARMCortex-M4內(nèi)核，配備144MHzCPU、最高2MB嵌入式閃存、352Kb內(nèi)存和全方位外設(shè)和接口功能，包括四個(gè)并行快速12位A/D轉(zhuǎn)換器模塊、兩個(gè)12位D/A轉(zhuǎn)換器、4個(gè)Δ-Σ解調(diào)器模塊、6個(gè)捕獲/比較單元(CCU4和CCU8)和兩個(gè)定位接口模塊，主要面向制造和建筑自動(dòng)化、電氣傳動(dòng)和太陽(yáng)能逆變器領(lǐng)域。由于集成EtherCAT功能，用戶無(wú)需專門的EtherCATASIC、外部存儲(chǔ)器和時(shí)鐘晶體。另外，XMC4800系列還提供6個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)、6個(gè)串行通信通道、一個(gè)用于通信的外部總線接口，并支持以太網(wǎng)、USB和SD/MMC接口。三種封裝選項(xiàng)為L(zhǎng)QFP-100、LQFP-144和LFBGA-196。

F2:集成EtherCAT功能的XMC4800

EtherCAT到底是哪里好？

根據(jù)IMS和ARC的調(diào)研報(bào)告，目前大約四分之三的工業(yè)以太網(wǎng)使用Ethernet/IP、PROFINET或Modbus/TCP；其次為Powerlink和EtherCAT，這兩個(gè)協(xié)議特別適合硬實(shí)時(shí)性要求；SERCOSIII的市場(chǎng)份額比較小，但它在高速運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域有著舉足輕重的地位。

“不同協(xié)議對(duì)應(yīng)不同的需求，對(duì)硬件的要求自然也不一樣?！庇w凌科技股份公司工業(yè)與多元化電子市業(yè)務(wù)部微控制器業(yè)務(wù)高級(jí)總監(jiān)MaurizioSkerlj說(shuō)，之所以選擇EtherCAT，是因?yàn)镋therCAT是當(dāng)前發(fā)展最快的工業(yè)協(xié)議，正在成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且加入EtherCAT協(xié)會(huì)是免費(fèi)的；其次，EtherCAT屬于基于硬件的協(xié)議，不需要軟件干預(yù)，客戶使用起來(lái)更加便利。

“這很像現(xiàn)實(shí)生活中的火車，連接的部分是軌道，每個(gè)節(jié)點(diǎn)就像一個(gè)車站，而數(shù)據(jù)就是火車上的乘客。但與其它以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不同，EtherCAT是實(shí)時(shí)的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有進(jìn)口和出口，這就好比乘客在每一站不需火車停車，就可以順利地上下車。換句話說(shuō)，EtherCAT是沒有延遲的，這對(duì)需要實(shí)時(shí)控制的電機(jī)來(lái)說(shuō)非常重要?！盡aurizioSkerlj表示。

在沒有XMC4800之前，業(yè)界往往通過(guò)MCU+ASIC，或是MCU+FPGA的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信以太網(wǎng)的功能。這種情況不外乎兩種原因：一是用戶追求高性能，愿意自己研發(fā)整合EtherCAT；二是因?yàn)橄到y(tǒng)的其它控制部分也要用到FPGA，索性就把ASIC一同整合到FPGA中。但此番英飛凌在XMC4800中集成了ASIC功能，可以同時(shí)滿足這兩方面的需求。

英飛凌眼中的工業(yè)4.0

作為德國(guó)“工業(yè)4.0”研究項(xiàng)目中唯一的半導(dǎo)體企業(yè)，英飛凌的理解對(duì)整個(gè)行業(yè)起著風(fēng)向標(biāo)的作用。MaurizioSkerlj認(rèn)為，工業(yè)4.0既是一個(gè)愿景，也是正在實(shí)施的漸進(jìn)過(guò)程。由于涉及多個(gè)行業(yè)，雖然暫時(shí)無(wú)法定義出清晰的實(shí)施計(jì)劃，但這個(gè)漸進(jìn)過(guò)程包含了幾大要素：更多地實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化、各行業(yè)間橫向和縱向更深入地互相融合、集中控制向分布式智能控制轉(zhuǎn)變以及大數(shù)據(jù)的分析。因此，要實(shí)現(xiàn)智能的生產(chǎn)和制造，海量的設(shè)備將互聯(lián)，這其中將面臨兩大考驗(yàn)：數(shù)據(jù)和信息的安全如何保障，以及怎樣最大程度提升能效，這也正是英飛凌關(guān)注并致力于解決的挑戰(zhàn)。

在工業(yè)4.0計(jì)劃中，連網(wǎng)的設(shè)備無(wú)所不在。一方面，巨大的網(wǎng)絡(luò)和大量的連網(wǎng)設(shè)備必然產(chǎn)生巨大的能耗，另一方面，高度智能化環(huán)境下的數(shù)據(jù)和信息安全是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基本底線，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下敏感數(shù)據(jù)量越大，風(fēng)險(xiǎn)就越大，比如數(shù)據(jù)、ID、IP被盜用，數(shù)據(jù)被偽造或篡改，設(shè)備、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)被惡意操縱。因此，能效和安全是決定工業(yè)4.0實(shí)施能否成功的關(guān)鍵因素。

“芯片處于整個(gè)工業(yè)4.0架構(gòu)的基礎(chǔ)，解決連接、控制、感知等基礎(chǔ)問(wèn)題和執(zhí)行問(wèn)題，在工業(yè)4.0實(shí)施中起著重要作用?！盡aurizioSkerlj表示，傳感器可以捕捉數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳給MCU進(jìn)行分析和計(jì)算，MCU發(fā)出指令對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行智能控制，同時(shí)將指令傳給功率半導(dǎo)體，保障高效地生產(chǎn)。此外，在整個(gè)生產(chǎn)流程中，數(shù)據(jù)的安全、設(shè)備的防偽是貫穿始終的關(guān)鍵。通過(guò)這一完整的流程，可智能化地控制能效并最大化地保障安全。作為一家芯片廠商，英飛凌有高精度的工業(yè)傳感器、執(zhí)行器、MCU、功率器件以及安全解決方案，可高效參與上述流程的實(shí)施。

其實(shí)早在“中國(guó)制造2025”出臺(tái)前，英飛凌就已經(jīng)開始著手在中國(guó)踐行工業(yè)4.0計(jì)劃。無(wú)錫工廠作為英飛凌全球后道工序的試點(diǎn)，2014年開始實(shí)施的后道自動(dòng)化線路圖“BEAR”項(xiàng)目已經(jīng)在智能制造和零缺陷制造上初見成效。據(jù)了解，BEAR旨在對(duì)后道工廠進(jìn)行智能化改造，通過(guò)大數(shù)據(jù)制造數(shù)據(jù)分析和先進(jìn)流程控制分析不斷改進(jìn)工藝流程，提高設(shè)備的綜合利用率、可用性及可維護(hù)性；同時(shí)，減少非增值活動(dòng)，降低生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程全程可追溯，以達(dá)到零缺陷的目標(biāo)。

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