利用ASSP节约成本加速产品上市在许多嵌入式混合信号应用中,为了在同一系统中同时满足高性能模拟以及低成本数字逻辑这对相互冲突的要求,手工(handcrafted)专用集成电路(ASIC)常常是唯一实际可用的设计选择。该概念旨在将作为ASIC的复杂特定用途应用模拟从系统的数字商品部分分离开来。将模拟提取并整合到特定ASIC能够优化复杂特性,并将系统的通用特性进行商品化。尽管会出现非重复设计(NRE)成本以及较长的生产间隔时间等问题,但将模
利用ASSP节约成本加速产品上市在许多嵌入式混合信号应用中,为了在同一系统中同时满足高性能模拟以及低成本数字逻辑这对相互冲突的要求,手工 (handcrafted) 专用集成电路 (ASIC) 常常是唯一实际可用的设计选择。该概念旨在将作为ASIC的复杂特定用途应用模拟从系统的数字商品部分分离开来。将模拟提取并整合到特定ASIC能够优化复杂特性,并将系统的通用特性进行商品化。
尽管会出现非重复设计 (
NRE) 成本以及较长的生产间隔时间等问题,但将模拟与数字分开在许多情况下还是有其经济意义的。不过随着如今现代芯片制造技术已经达到或低于0.5μm 的程度,最低批量达
10万套时,通常完全定制的模拟电路其NRE为50多万美元。此外,经济与额外的设计风险以及缩短产品上市进程的压力使手工解决方案几乎一点都不现实。
当今潮流是采用专用标准产品 (ASSP) 在单个系统中平衡高性能模拟、低成本数字以及缩短产品上市时间。这些 ASSP 可提供专用混合信号模拟特性作为优化外设,同时实施的器件可在许多平台上共享可重复使用的功能。快闪微控制器 (
MCU) 是最佳的共享功能解决方案选择。设计人员不再需要集中其资源进行风险极大的定制硬件实施,而是开发具有灵活性的、可编程的功能以便能迅速将其投入市场。
电子电表解决方案
ASSP能很好发挥作用的嵌入式混合信号应用的一个常见实例是电子电表。电子电表要求电路系统在广泛的动态范围内具备精确的电压与
电流转换、可编程的快速MCU、计时功能、非易失存储,以及灵活的显示与通信特性。图1显示了常见的第一代电子电表的构造块。
图 1
执行能量转换功能需要具备可编程增益放大器 (
PGA) 的独立模数转换器 (
ADC)。被转换的线电压和电流信号可进行数字处理,提供能量和线路时段测量、负电流动显示、峰值电压与电流等。数字信号处理器 (
DSP) 可执行必要的计算以提供准确的活动能量、RMS电压、电流以及波形采样。
嵌入式信号处理器
就简化的系统设计方法而言,诸如
MSP430FE42x"电表芯片"等混合信号ASSP集成了测量功能,作为随时可用的嵌入式信号处理器 (
ESP)。可将 ESP看作是一种固定功能外设,是专门为电子电表应用而量身定制。ESP作为一种外设可提供所有测量功能,如图2所示。我们使用具备同时采样和保持的三个独立的
16位Δ-Σ ADC-PGA 对。其中一个ADC用作电流测量,一个用作电压测量,第三个则用作火线与零线 (line-to-neutral) 电流比较,以进行窜改检测。
图 2
我们可对嵌入式16位DSP进行编程,该器件采用优化的
CPU、硬件乘法器、RAM以及ROM。也集成了精确的电压参考与温度感应器,用以减少外部组件。对设计工程师而言,ESP可方便地初始化,而无需应用软件。与主要的16位CPU的通信是通过现有的存储器和数据地址总线作为可读写邮箱寄存器完成的。数字校准在制造过程中执行,无需
其它的软件支持。
