工業(yè)4.0是智能工業(yè)，也是綠色工業(yè)，核心特征是高效節(jié)能與網(wǎng)絡(luò)化，即通過(guò)自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算將人、機(jī)器設(shè)備和信息連接在一起。就生產(chǎn)制造的流程而言，是將這一切整合到一個(gè)數(shù)字化的企業(yè)平臺(tái)上，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、分析、優(yōu)化，得到最佳化的方式，從而實(shí)現(xiàn)更具效率的生產(chǎn)方式。在這樣一個(gè)智能與綠色的生產(chǎn)制造流程中，需要把控好兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一是提升電機(jī)效率，二是建立低功耗網(wǎng)絡(luò)。

機(jī)器人是智能制造的核心之一，它正由之前的汽車焊接、噴繪的產(chǎn)業(yè)，擴(kuò)展到常規(guī)的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，如搬運(yùn)、碼垛、點(diǎn)焊等，安裝量保持了近30%年增長(zhǎng)率。從技術(shù)角度看，機(jī)器人屬于伺服控制的系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品，伺服電機(jī)作為執(zhí)行構(gòu)件，發(fā)揮著運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制的核心功能。當(dāng)前情況下，實(shí)現(xiàn)智能化與節(jié)能的電機(jī)控制是實(shí)現(xiàn)智能制造的核心要點(diǎn)。

智能制造的另一個(gè)重要支撐是互聯(lián)互通，大量傳感器被裝配在更多的控制器和網(wǎng)關(guān)之上，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至云端與節(jié)點(diǎn)，各個(gè)物理節(jié)點(diǎn)的信息采集、匯總、分析、處理，凸顯出傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)的不便攜性和不靈活性，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)連接網(wǎng)絡(luò)與高效率數(shù)據(jù)運(yùn)算處理來(lái)提升工業(yè)系統(tǒng)作業(yè)效率以及增加工業(yè)生產(chǎn)的附加價(jià)值勢(shì)在必行。而這種轉(zhuǎn)型依賴于一系列技術(shù)，從低功率無(wú)線協(xié)議到高性能微控制器，不一而足。在這些技術(shù)中，低功率的無(wú)線鏈路和微控制器將作為整個(gè)鏈路的核心，起到至關(guān)重要的作用。

廠商觀點(diǎn)

意法半導(dǎo)體中國(guó)區(qū)微控制器市場(chǎng)部高級(jí)經(jīng)理曹錦東

低功耗高性能MCU促進(jìn)智能制造

工業(yè)4.0所涉及的智能機(jī)器人和網(wǎng)關(guān)控制都需要用到MCU，包括主CPU、節(jié)點(diǎn)和機(jī)械臂的控制、馬達(dá)控制、傳感器的處理和控制?？梢哉f(shuō)，MCU無(wú)處不在。MCU就像大腦，智能化設(shè)備一定離不開(kāi)MCU。

當(dāng)然，對(duì)智能機(jī)械而言，即時(shí)響應(yīng)十分重要，對(duì)MCU的功耗和性能要求很高。能耗管理是芯片設(shè)計(jì)、制造工藝、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件工程師都在為之而努力的研究課題，人們力求在各個(gè)環(huán)節(jié)盡可能地減少靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的能耗。傳統(tǒng)的控制電壓的調(diào)節(jié)方式和管理待機(jī)模式依然被多數(shù)電子設(shè)備所采用，未來(lái)還將繼續(xù)延續(xù)下去，但是隨著智能機(jī)器人、無(wú)線傳感裝置等新需求的不斷涌現(xiàn)，消耗電量和永遠(yuǎn)在線的設(shè)備迅速增加，解決能耗管理已經(jīng)成為整個(gè)電子設(shè)計(jì)正在面臨的重要課題，市場(chǎng)對(duì)綠色產(chǎn)品的需求促使制造商考慮采用低功耗的待機(jī)模式。

作為嵌入式系統(tǒng)靈魂部件的MCU近年在低功耗設(shè)計(jì)和能耗管理方面的動(dòng)作很大，各種新產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而出。

意法半導(dǎo)體新推出的STM32L4系列產(chǎn)品采用運(yùn)算頻率為80MHz的ARMCortex-M4處理器內(nèi)核，內(nèi)置浮點(diǎn)運(yùn)算單元可支持DSP指令。意法半導(dǎo)體的自適應(yīng)實(shí)時(shí)加速器是新系列微控制器的另一個(gè)附加優(yōu)勢(shì)，使微控制器能夠在無(wú)等待狀態(tài)下執(zhí)行閃存內(nèi)的代碼，處理性能高達(dá)100DMIPS，而功耗僅為100μA/MHz。高達(dá)1MB的雙區(qū)閃存可支持復(fù)雜應(yīng)用和讀寫(xiě)同步功能，并提供一個(gè)128kB的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。

STM32L4微控制器充分利用意法半導(dǎo)體豐富的低功耗技術(shù)，包括根據(jù)不同處理需求調(diào)整功耗的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整、內(nèi)置FlexPowerControl的智能架構(gòu)、有7個(gè)子模式選項(xiàng)的電源管理模式，其中包括停機(jī)、待機(jī)和最低功耗30nA的關(guān)機(jī)模式。意法半導(dǎo)體的批量采集模式能使處理器在低功耗模式下仍可與通信外設(shè)高效交換數(shù)據(jù)。