在科技飛速發展的今天，我們周圍一切都發生著翻天覆地的變化，而傳統工業也正經歷著一場有著“第三次工業革命”之稱的深刻變革。這場變革正發生在我們的身邊，其核心是“制造業數字化”，即為“智能工業”。
“智能工業”是將具有環境感知能力的各類終端、基于泛在技術的計算模式、移動通信等不斷融入到工業生產的各個環節，大幅提高制造效率，改善產品質量，降低產品成本和資源消耗，將傳統工業提升到智能化的新階段。智能工業的實現是基于物聯網技術的滲透和應用，并與未來先進制造技術相結合，形成新的智能化的制造體系。所以，智能工業的關鍵技術在于物聯網技術，而物聯網技術的基礎在于智能嵌入式系統應用。嵌入式微處理器具有性能強大、體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優點。現階段ARM微處理器作為嵌入式系統主流趨勢代表，受到越來越多的關注。由于ARM公司通過授權方式與全球主要半導體公司均有合作，導致ARM芯片類型繁多，應用方向各有側重，增加了國內開發者進行芯片選型的難度。
在消費類電子中主要有蘋果、高通、三星、英偉達等公司的ARM芯片主宰江湖，這些公司生產的 ARM芯片性能強大，接口豐富，擴展性強，程序移植方便，但生命周期短、不能適應惡略環境等特點并不適合智能工業應用。智能工業領域所需的ARM芯片要求有更高的可靠性，更強的環境適應能力，更長芯片生命周期。接下來將介紹兩家有代表性的ARM智能工業嵌入式處理器的公司飛思卡爾（Freescale）和德州儀器（TI）以及其相關的嵌入式處理器產品線。
公司簡介
飛思卡爾（Freescale™ Semiconductor），是美國的半導體生產廠商。2004年由摩托羅拉半導體部組建。總部位于德克薩斯州奧斯汀，是全球領先的半導體公司。飛思卡爾的主要產品為面向嵌入和通訊市場的芯片，同時飛思卡爾還是POWER體系芯片的重要提供商。飛思卡爾也是第一個將MRAM商業化的廠商。
ARM系列
飛思卡爾自ARM7開始即與ARM公司開展合作，經過不斷的換代升級形成了獨特的i.MX系列多媒體應用處理器，以其出色的性能、超低的功耗和豐富的多媒體內容的支持，受到全球開發者的青睞。截止2013年初已正式推出基于ARM CoertexA9的包含單核、雙核、四核在內的i.MX6X系列處理器。飛思卡爾i.MX處理器主要面向工業、監控、汽車電子等行業。
工業應用
優勢：芯片生命周期長、性能穩定、具備為環境苛刻的應用，如軍事、航空航天、工業和汽車系統等提供的工業級至汽車級的產品。值得一提的是飛思卡爾在汽車電子領域占據了70%的行業份額，被稱為汽車電子中的“英特爾公司”。基于汽車行業自身特點，飛思卡爾芯片的溫寬、穩定性和8-10年的生命周期都非常適合工業方向的應用。
劣勢：1、芯片成本較高，開發難度較大。
2、原廠推薦周邊芯片均為歐美芯片，采購難度大。一般需要通過國內的飛思卡爾第三方獨立設計公司（IDH）協助，完成本土化工作。
3、飛思卡爾技術支持力量主要針對一線客戶即國際化大公司如微軟、博世等，國內公司很難從原廠獲得必要的支持，也需要通過第三方公司協助。
飛思卡爾i.MX系列嵌入式處理器，見下表。
|
飛思卡爾i.MX 系列處理器 |
應用方向 |
芯片特點 |
|
|
ARM 9 |
i.MX21 |
手機和PDA等手持式移動便攜設備。 |
主頻266MHZ，支持實時MPEG4和H.263編解碼，每秒傳輸30幀CIF或QVGA圖像；馬賽克平滑過濾(de-block)、de-ring等。 |
|
i.MX23 |
電子書、便攜媒體播放器（PMP）和簡單人機界面（HMI）系統。 |
主頻454M Hz，集成一流的模擬和混合信號技術。支持24位VGA顯示器的圖像處理單元，支持豐富的用戶界面。低功耗，提供內存卡擴展功能和包括WiFi和Bluetooth無線連接標準。 |
|
|
i.MX25 |
車內信息娛樂系統、工業安全、住宅智能電表、條形碼掃描儀等。 |
主頻400MHz，片內集成CSI接口。擁有16K的指令緩存和16K數據緩存，128KB SRAM和2KB 加密ROM，并且集成了LCD和SLCD控制器，CMOS sensor輸入接口, 2個CAN接口等。 |
|
|
i.MX27 |
樓宇對講、視頻監控、廣告機、網絡攝像機、可視電話、導航設備等 |
主頻400MHz，特點是H.264硬件雙向編解碼，編解碼不占CPU資源。MPEG-4 硬件編解碼支持D1的分辨率。電源管理系統，網絡傳輸控制，強大的圖形處理以及豐富的外設。 |
|
|
i.MX28 |
人機界面、工控顯示、手持掃描儀、電子POS終端、智能網關、智能儀表等 |
o 主頻454MHz，12位8通道ADC，2個I2C接口，6個串口，2以個以太網接口，2個CAN接口，4個SD/MMC接口。4個定時器，6個PWM輸出。3.3伏引腳I/O支持，可減少PCB和制造成本的0.8mm間距封裝，適用于惡劣環境的擴展溫度范圍。 |
|
|
ARM 11 |
i.MX31 |
工業，汽車，醫療和一般嵌入式設備。全球第一款經過認證的汽車級芯片。 |
主頻532MHz，采用90納米制程技術，128K的L2-Cache高速緩存DDR SDRAM：256Mb內置3D圖形硬件加速器，不占CPU資源。H.264的軟件編解碼，優秀的語音識別系統，Smart Speed增強技術的高效電源管理系統，外設接口豐富。 |
|
i.MX35 |
汽車電子、工業控制、工廠自動化、建筑控制、智能家居、GPS、PND以及eBook電子書、醫療系統等 |
主頻532MHz，集成了OpenVG 2D矢量圖圖形加速器，對Adobe Flash、PDF文件及GPS地圖顯示加速支持。豐富的控制和多媒體外設接口，將車身控制和多媒體高效的整合到一個中控平臺上。Can Bus*2、UART（3+2）、USB（With Phy）、FEC、SD/SDIO等，多媒體——MediaLB（外接MOST網絡）、S/PDIF(高清音頻接口)、ESAI可接5.1通道音響 四路TV In（倒車后視及車載DVD等） |
|
|
i.MX37 |
工業控制、手持MID、移動數字電視等。（已停產） |
主頻532MHz，L2高速緩存,Jazelle Java加速矢量浮點協處理器(VFP)。多格式視頻解碼硬件加速,24位顯示支持XGA分辨率,圖像與視頻縮放、倒置與旋轉硬件,解塊、去鳴振、alpha混合與色域轉換,PAL/NTSC組件、S-視頻輸出。多個獨立電源定域,動態電壓與頻率調節,專有功率門限。 |
|
|
Cortex A8 |
i.MX51 |
平板電腦、顯示系統、工業控制、多媒體播放器、 |
主頻800MHz，支持VGA，DVI，WVGA等多種顯示方式；支持h.264、Mpeg-4、Mpeg-2等多種720P高清解碼和h.264等多格式D1編碼;支持I2C,SPI,URAT等多種接口. 支持Linux-2.6.31，WinCE6.0，Android 2.2，Ubuntu 9.10操作系統 |
|
i.MX53 |
高清視頻播放、高端游戲機、車載娛樂系統、MID移動設備、多媒體智能終端、智能家居、醫療設備等。 |
主頻1GHz，集成32K的指令緩存和256K數據緩存，集成高清1080p多媒體編解碼單元，雙路CSI攝像頭接口、雙路LVDS接口、VGA接口、雙路CAN、并行RGB888接口，12位8通道ADC，2個I2C接口，DDR3高速內存接口等。支持1080p多標準視頻回放。 |
|
|
Cortex A9 |
i.M6X |
交通系統導航和娛樂，高端移動網絡設備和高端PDA應用，工業信息終端及云計算領域，帶SATA硬盤的高端便攜式多媒體播放器，室外高端廣告設備或游戲終端，高端圖像采集和處理等 |
主頻1.2GHz，該系列分為單核、雙核與四核三個類型。其中的四核心處理器支持高達4個ARM Cortex A9核心，每一個核心的速度可以高達1.2GHz，2GByte的總線頻率1.2GHz的DDRIII。支持高分辨率高速MIPI接口，CAN接口，千兆以太網等業界新標準；支持光線傳感器，三軸加速度傳感器，電子羅盤等傳感器接口；支持1080p編解碼；支持Android4.0操作系統，是目前工業行業最高端最前沿的開發平臺。 |
德州儀器（TI）OMAP系列ARM處理器
公司簡介
德州儀器（英語：Texas Instruments，簡稱：TI），是世界上最大的模擬電路技術部件制造商，全球領先的半導體跨國公司，總部位于美國德克薩斯州的達拉斯。德州儀器的歷史可以追溯到1930年，以開發、制造、銷售半導體和計算機技術聞名于世，主要從事創新型數字信號處理與模擬電路方面的研究、制造和銷售。除半導體業務外，還提供包括傳感與控制、教育產品和數字光源處理解決方案。
ARM系列
TI 所生產ARM 解決方案的數量超過其他任何制造商，始終穩居ARM 型產品頭號供應商的地位。TI 整個微控制器(MCU) 和微處理器(MPU) 產品系列擁有近1,000 種極具差異化功能的ARM 器件。TI 其它基于ARM 的解決方案包括應用極廣的OMAP移動應用處理器、達芬奇(DaVinci) 數字媒體處理器，以及Integra DSP+ARM處理器等。
工業應用
2012年底由于智能手機和平板電腦芯片市場上的失利，TI宣布開始將處理器重心轉向工業、汽車電子等領域，更加專注于具有較長生命周期的嵌入式應用上，這無疑對智能工業嵌入式處理器發展是一個利好消息。
TI面向工業、軍用領域主要是Sitara系列嵌入式處理器，見下表。
|
TI Sitara系列 |
CPU MHz |
L1P |
L1D |
L2 |
RAM |
Memory |
Peripherals |
Max LCD |
GPIO |
|
|
AM1705 |
ARM9 |
450 |
16 |
16 |
- |
128 K |
SDRAM |
I2C,SPI,UARTUSB, MMC/ SDIO, EMAC |
- |
128 |
|
AM1707 |
450 |
16 |
16 |
- |
128 K |
SDRAM |
I2C,SPI,UARTUSBMMC/SDIO, EMAC |
1,024 × 1,024 |
128 |
|
|
AM1802 |
300 |
16 |
16 |
- |
128 K |
SDRAM/LPDDR1/ DDR2 |
I2C,SPI,UARTUSMMC/SDIO |
- |
144 |
|
|
AM1806 |
450 |
16 |
16 |
- |
128 K |
SDRAM/ LPDDR1/ DDR2 |
I2C,SPI,UARTUSBMMC/SDIO, |
1,024 × 1,024 |
144 |
|
|
AM1808 |
450 |
16 |
16 |
- |
128 K |
SDRAM/ LPDDR1/ DDR2 |
IC,SPI/UART/ USBMMC/SDIO, EMAC/SATA |
1,024 × 1,024 |
144 |
|
|
AM1810 |
375 |
16 |
16 |
- |
128 K |
SDRAM/ LPDDR1/ DDR2 |
IC/SPI/UART/ USB/MMC/SDIO, EMAC/SATA |
- |
144 |
|
|
AM3505 |
Cortex A8 |
600 |
16 |
16 |
256 K |
64 K |
LPDDR1/ DDR2 |
IC,SPI,UART/ USB/MMC/SDIO, EMAC/CAN |
2,048 × 2,048 |
186 |
|
AM3517 |
600 |
32 |
32 |
256 K |
64 K |
LPDDR1/ DDR2 |
IC/SPI/UART USB/MMC/SDIO, EMAC/CAN |
2,048 × 2,048 |
186 |
|
|
AM3703 |
1,000 |
32 |
32 |
256 K |
64 K |
LPDDR1 |
I2C/SPI/UART USB/MMC/SDIO |
2,048 × 2,048 |
188 |
|
|
AM3715 |
1,000 |
32 |
32 |
256 K |
64 K |
LPDDR1 |
I2C/SPI/UART USB/MMC/SDIO |
2,048 × 2,048 |
188 |
|
|
AM3892 |
1,500 |
32 |
32 |
256 K |
512K |
DDR2/3 |
PCIe/SATA/ EMAC/UART/ USB |
1,920 × 1,080 |
64 |
|
|
AM3894 |
1,500 |
32 |
32 |
256 K |
512K |
DDR2/3 |
PCIe/SATA/ Gigabit-EMAC/UART/ USB |
1,920 × 1,080 |
64 |
|
可以預見，隨著智能工業化的快速推進，以ARM智能工業嵌入式處理器為代表的智能工業嵌入式系統在不遠的將來必會得到廣泛應用。鑒于現階段優秀的ARM智能工業嵌入式處理器都由國外公司提供，國內的研發公司和機構在選型、采購、溝通、對接、技術支持和完成項目本地化方面，會遇到方方面面的困難，而有些困難僅靠自身難以解決。為此建議通過國內的第三方獨立設計公司（IDH）協助解決。這些獨立設計公司多集中在北京、上海、深圳等國內科技前沿城市。其中一些公司如飛思卡爾系的辰漢電子和TI系的合眾達等有原廠背景，公司骨干成員曾在相關外企技術部門任職，這些公司經過多年的經營，具備穩定的供貨渠道與足夠的技術儲備，可以協助國內研發公司與機構解決研發不同階段中遇到的一些問題，避免多走彎路。在此，預祝我國智能工業革命成功！