在自動(dòng)化設(shè)備中，通過遠(yuǎn)程控制站工作的操作人員需要盡可能多地監(jiān)控和觀察工廠車間情況。要實(shí)現(xiàn)全面的觀測(cè)，就需要3D圖形和視頻等全新的圖形功能。例如，讓操作人員觀察分布式工業(yè)控制系統(tǒng)的方法之一，就是通過點(diǎn)擊顯示器上特定機(jī)械或部位的標(biāo)簽來進(jìn)行訪問。

　　高級(jí)HMI不但能夠顯示算法處理的數(shù)據(jù)、2D與3D圖形以及由工廠車間監(jiān)控?cái)z像機(jī)傳送的視頻，而且還可在窗口中顯示重要流程或生產(chǎn)指標(biāo)?？s放、渲染以及窗口顯示是高級(jí)HMI的普通功能。觸摸屏、小鍵盤以及語(yǔ)音均是可選的輸入類型，而所有這一切都需要MPU的接口或外設(shè)支持。

　　工廠控制層一般由許多工作在控制層的PLC組成。PLC收集傳感器數(shù)據(jù)，并做出是否改變生產(chǎn)過程狀態(tài)和是否控制繼電器與馬達(dá)以及工廠中其它機(jī)械設(shè)備狀態(tài)的決定。它們可監(jiān)控并管理分為數(shù)百個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)作的大型I/O網(wǎng)絡(luò)。

　　PLC通常要求確定性行為，也就是說，每次I/O行為發(fā)生所用的時(shí)間(或處理器周期)都完全相同，每次都如此。在對(duì)實(shí)時(shí)確定性行為要求不太嚴(yán)格的環(huán)境中，一些PLC可利用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)來減輕基于任務(wù)的編程，同時(shí)確保系統(tǒng)能夠在特定時(shí)間周期內(nèi)做出響應(yīng)。

　　ARM Cortex-M3內(nèi)核的差異化特性之一就是其硬件支持確定性行為。ARM Cortex-M3內(nèi)核可直接從片上閃存中獲取指令和數(shù)據(jù)，無需從高速緩存中獲取。這使硬件能夠在出現(xiàn)異常時(shí)保存CPU狀態(tài)。處理器在接收到外部中斷后將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給中斷處理程序只需12個(gè)周期，而背對(duì)背中斷(即尾鏈)將控制權(quán)轉(zhuǎn)交中斷處理程序只需6個(gè)周期。

　　從設(shè)計(jì)角度來看，Cortex-M3內(nèi)核的內(nèi)置確定機(jī)制使得采用單個(gè)MCU取代馬達(dá)控制的雙芯片解決方案成為可能。過去，需要數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)來控制與結(jié)點(diǎn)相關(guān)的馬達(dá)，同時(shí)還需要MCU來處理與系統(tǒng)其它部分的連接?；贑ortex-M3的MCU具有實(shí)現(xiàn)上述兩種功能的能力。

　　確定性性能的硬件支持能夠與為支持確定性而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)最佳協(xié)作。具有高時(shí)間精確度的IEEE1588精確時(shí)間協(xié)議(PTP)可提供這種特性并具有多點(diǎn)傳送功能。從自動(dòng)化設(shè)計(jì)的角度看，這就意味著為IEEE1588 PTP提供硬件支持的10/100以太網(wǎng)是非常重要的外設(shè)。在一些更高端可編程自動(dòng)化控制器(PAC)實(shí)例中，千兆位以太網(wǎng)的需求也隨數(shù)據(jù)傳輸量的提升不斷增加。

　　工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中另一種普遍使用的通信方法是可實(shí)現(xiàn)分布式與冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制器局域網(wǎng)(CAN)協(xié)議。無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已成為PLC、傳感器以及其它節(jié)點(diǎn)級(jí)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的趨勢(shì)。WLAN(無線以太網(wǎng))常被用于PLC與PAC之間的通信。德州儀器(TI)Sitara系列ARM微處理器在芯片上集成了面向WLAN的以太網(wǎng)MAC、CAN以及SDIO，并擁有支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的必要性能。

　　在傳感器層面上，ZigBee協(xié)議正在獲得認(rèn)可?；贗EEE802.15.4無線電規(guī)范的ZigBee采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)建穩(wěn)健的自配置網(wǎng)絡(luò)，它是工業(yè)應(yīng)用的理想選擇?；贑ortex M3的MCU具有執(zhí)行ZigBee協(xié)議以及除無線電之外所有相關(guān)任務(wù)所需的性能。此外，Cortex M3還通過支持auto-MDIX處理10/100 Base T以太網(wǎng)通信(全雙工及半雙工)。

　　TI基于ARM Cortex-M3的Stellaris系列MCU具有片上集成以太網(wǎng)PHY與MAC的更多顯著優(yōu)勢(shì)，不但比雙芯片解決方案節(jié)省成本，而且還可節(jié)省電路板空間。對(duì)于要求性能高于10/100以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該選擇基于Cortex-A8的MPU，如TI Sitara系列。

　　Cortex-M3內(nèi)核針對(duì)片上閃存及SRAM的單周期訪問進(jìn)行了優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員之前在MCU中一直不能達(dá)到的高性能。由于50MHz Stellaris Cortex-M3 MCU具備單周期閃存與單周期SRAM，因此相比運(yùn)行在100MHz下的其它MCU，設(shè)計(jì)人員采用運(yùn)行在50MHz下的Stellaris MCU能獲得更多的原始性能。