用了四十多年的嵌入式开发流程是时候变革了

但嵌入式系统自20世纪70年代出现到目前,一直采用的传统开发流程,即先确定最终产品和客户的需求;再分析功能要求,选择能满足条件的硬件;接着设计产品的硬件电路;然后是选购,或者自己编写各种软件模块,开发低层次框架连接模块。这样就构成了一个基础平台,在完善了基础平台后,才能做进一步的应用层软件开发,最后再进行整合及测试完成整个嵌入式产品。在这个过程中,每一步出现问题,都需要工程师付出很多的时间来进行修复和完善,这就使得嵌入式产品的开发周期显得特别长,开发效率低下。

在嵌入式系统的开发过程中,重点集中于开发流程,而非创新与卓越的用户体验。由此看来,使用了四十多年的嵌入式开发流程是时候做一些变革了。当然,业界也一直在为如何简化设计流程,提高开发效率做着不懈的努力。比如有的厂商专门针对特定的应用市场推出相应的参考平台,以帮助工程师快速学习,掌握相关开发知识;有的如瑞萨电子则推出了更加完整构建的嵌入式平台,让工程师无需搭建基础平台就能直接进行应用软件的开发。

变革嵌入式系统开发流程的开发平台

在物联网时代,嵌入式设计工程师将会面临许多挑战,比如获取和掌握新技术、开发底层系统架构的代码、进行集成和测试、满足严苛的开发周期要求,以及紧张的成本和资源压力。“这些问题,其实都可以通过一个可靠的嵌入式软件平台来解决。”瑞萨电子株式会社执行副总裁川嶋学在Renesas DevCon China 2016瑞萨电子全球开发者大会上的主题演讲中表示。

他向与会者承诺,这次在中国推出的全新Renesas Synergy™是一个完整构建并认证合格的嵌入式平台,可以用加速开发,激励创新,实现变革。其最具价值的地方,在于“加快开发速度、节省总体拥有成本和降低了进入门槛”。 Synergy平台的目标市场是楼宇自动化、健康医疗、工业、家用电器和能源与功率表。

川嶋学同时强调,该平台更适合中小型企业,因为使用Synergy平台来开发新产品,无须像传统嵌入式开发流程那样从最底层的驱动做起。该平台已经将实时操作系统和必要的中间件,以及驱动,协议都打包调试好了,工程师只需要调用就可以了。因此,开发工程师只需专注在API层级的应用软件开发就好了。这将大大缩短开发和认证时间。

在嵌入式开发过程中,除了显而易见的MCU硬件成本,还有很多容易被忽略的系统成本,比如说预研和评估、采购、培训、系统集成和优化、支持和维护等等。而Synergy平台可削减总体拥有成本。

此外,川嶋学特别指出,Synergy平台打破了新技术风险和进入成本导致的常见障碍。所有企业均可免费注册和评估完整的SSP。只需购买一颗Synergy MCU,即可完全得到价值昂贵的商业软件和专业工具,没有任何功能限制,也没有开发席位数量的限制。在使用Synergy MCU的最终产品上可以无限量的使用SSP,并包含软件和开发工具的维护和支持。可以说基本没有进入壁垒。 用了四十多年的嵌入式开发流程是时候变革了图:瑞萨电子株式会社执行副总裁横田善和、瑞萨电子株式会社执行副总裁川嶋学、及瑞萨电子大中国区董事长兼总经理中丸宏在接受记者采访。

Synergy平台包括5个组成部分,分别是Synergy软件、Synergy单片机、Synergy工具和开发板、Synergy解决方案和Synergy Gallery。

Synergy软件包括认证合格的Synergy Software Package(SSP),它集成了Express Logic ThreadX RTOS、GUIX、FileX、NetX、NetX Duo和USBX等中间件,并提供驱动程序,丰富的功能库和应用框架。SSP严格按照瑞萨电子软件品质保证(SQA)的要求开发而成。作为商业软件,瑞萨电子在整个软件生命周期中为SSP进行定期维护。SSP根据软件数据手册中的运行规格提供质保。 除了 SSP,还有认证合格的附加软件(QSA)和通过验证的附加软件(VSA)。其中QSA为瑞萨自己开发,VSA有瑞萨的合作伙伴开发。

在MCU方面,瑞萨电子可以提供超低功耗的S1系列、高效能的S3系列、高性能的S7系列,以及即将推出的高集成的S5系列。这四个系列的MCU产品都是基于32位ARM Cortex-M CPU内核,具有较宽的内核运行频率范围。MCU系列的功能及管脚均可兼容,可在不同设备间轻松扩展和代码重用。 不过,川嶋学也承认目前只有几十种类型的MCU,未来会扩充更多种类型的MCU,以适应不同的市场需求。

Synergy平台还包含专业的开发工具,包括其专用的IAR Embedded Workbench(使用IAR Systems ARM C编译器)和瑞萨电子e2studio集成解决方案开发环境(使用GNU ARM C编译器)。提供启动套件(SK)和开发套件(DK),可以马上开始使用全部的软件包。

Synergy解决方案中,瑞萨电子提供了产品实例和应用实例两种,其中产品实例从最终产品的角度出发,提供完整的设计,包含设计理念等各种文档;应用实例,用于验证各种技术的设计实例,可作为新设计的平台。

Synergy Gallery存放Synergy软件,Synergy工具的网站,并提供相应的软件许可服务,也可以在这里找到并获取合作伙伴开发的多种软件和服务信息。未来会成为一个安全的云端平台,供最终产品使用。

瑞萨电子的全球技术战略

他同时强调了瑞萨电子的五大核心技术:传感、低功率、连接、功能安全性,以及保密安全解决方案。基于这五大核心技术,瑞萨电子可以提供多个平台级产品,除了上面提到的用于物联网和嵌入式系统的基于RTOS的Synergy平台,还有针对工业领域的R-IN平台解决方案、针对汽车领域的R-Car平台解决方案,以及用于人机界面解决方案的基于Linux的RZ/G平台。 用了四十多年的嵌入式开发流程是时候变革了图:瑞萨电子的五大核心技术,及基于核心技术的解决方案和平台产品。

横田善和认为在未来工业自动化领域,端点上可以加入人工智能。下图是瑞萨电子展示的帮助实现“自律式M2M”的解决方案。该方案具有的优势是:可利用工业以太网构建智能工厂;通过R-IN引擎率先实现自律式M2M,通过智能远程IO降低主机通信负荷,实现自律式M2M;提供适用于CiA402驱动程序兼容的电机解决方案。 用了四十多年的嵌入式开发流程是时候变革了图:帮助实现“自律式M2M”的解决方案演示。

横田善和在主题演讲中说,“据统计,全球有50%的电能是被电机消耗的,如果将常规电机全部换成BLDC,全球的电量消耗将能降低25%。”他同时也指出,尽管BLDC能节省电能,精度高,但其控制更加复杂。不过瑞萨电子可以提供完整的解决方案。

“在智能仪表领域,瑞萨电子在低功率计量领域排名第一,”横田善和表示,“除了多种无线通信方案,瑞萨电子在PLC有线通信方面也一直领先,而且领导了PLC协议标准化,包括G3和PRIME标准。”

当然,中国很快会推出自己的PLC标准IR46,横田善和承诺瑞萨电子未来可支持IR46标准。

他还提到,会把工业经验用到笔记本、家用和电能存储系统中去。比如说将工业用的锂电池管理IC应用到消费电子市场中去。

产品演示

本次大会除了上午的四场主题报告,还有20场研讨会及4场Workshop。并携手合作伙伴展出了针对Synergy平台,以及各个应用领域,包括家居、工业、办公、信息和通信技术、健康医疗和生态系统的77个产品方案。下面是一些比较精彩的产品展示。

基于Synergy S7G2 MCU的网络相机可实时捕捉图像并在网络上传输。特点是可轻松连接至网络,通过使用ThreadX、NetX和USBX,SSP可以简化复杂多线程应用;使用Synergy工具对以太网、图形和相机接口进行点击配置;MCU内置高效的JPEG加速,并集成并行数据捕获端口连接至相机。 用了四十多年的嵌入式开发流程是时候变革了图:瑞萨展示的Synergy平台网络相机。

下图是采用了瑞萨电子RX MCU和BLE Module提供智能锁方案。该方案采用的是隐藏的触摸按键,可以实现不破坏外观的,表面看不到的触控设计。可以应用于很多材料,比如皮、石材/磁砖、木材和玻璃/亚克力等。该智能锁方案可以使用智能手机控制,在App上,用随机密码来解锁;也可以用智能手机/PC阅览门的开关信息。 用了四十多年的嵌入式开发流程是时候变革了图:智能触摸解决方案演示。

在智能家居解决方案中。瑞萨电子可提供低功耗的BLE通信解决方案;带安全功能的芯片;具有高性能触控的HMI解决方案;支持丰富语言,适用各种智能终端的语音识别方案;以及变频电机方案。 用了四十多年的嵌入式开发流程是时候变革了图:智能家居解决方案演示。

用了四十多年的嵌入式开发流程是时候变革了图:瑞萨电子展示的针对血糖仪应用的单芯片解决方案。产品优势是内置了模拟前端,低功耗和可以直接驱动LCD。用了四十多年的嵌入式开发流程是时候变革了图:3D全息成像设备Aiplay。融合了瑞萨电子最前沿的科技和空中成像技术的空中操作显示。优势是:不接触空中图像即可实施指滑操作;小而轻的演示模组;可应用在多个领域,比如安保、医疗、赌场、餐饮店等。用了四十多年的嵌入式开发流程是时候变革了图:基于NSE的超高速网络报文查询解决方案。可快速进入400千兆级网络市场的开发平台。用了四十多年的嵌入式开发流程是时候变革了图:锂电池管理IC方案演示。

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