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嵌入式连网需求上升,USB LAN控制器大有可为

嵌入式系统通常由微控制器、外围器件、嵌入式操作系统及应用软件等所组成,应用范围从工业自动化控制系统,到便携式消费类电子产品等等,涉及的领域较为广泛。伴随着目前物联网产业的快速成长,应用市场对嵌入式设备接收与处理网络信息的能力日益重视,也使得嵌入式系统联网解决方案取得了突飞猛进的发展。

在嵌入式系统中,微控制器主要通过各种总线与外设沟通,I/O总线是微控制器与接口设备间传递数据的通道。接口设备则借由嵌入式网络控制器把网络信息上传给微控制器,与此同时,微控制器也可以通过网络控制器对接口设备进行访问。嵌入式网络控制器一般用于实现相对低速的周边接口与I/O总线之间的沟通桥梁,常见的接口包括以太网、Wi-Fi、串口(如RS-232串口)、并口(如打印机接口)、IrDA红外口、VGA等,相应地,嵌入式网络控制器也根据不同的接口解决方案而分为不同的产品种类。

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Microchip科技公司USB与联网解决方案部资深营销经理Fred Weber

当前,这一领域中的一个显著发展特征是,USB LAN桥接网络控制器正被大量引入到嵌入式系统中。对此,Microchip科技公司USB与联网解决方案部资深营销经理Fred Weber分析道:“设计人员对高集成度USB和以太网器件的需求从未停止。这一方面是因为未集成以太网媒体访问控制器(MAC)的MCU或SoC采用这样的网络控制器就可以实现以太网连接;其次,对于那些想要扩展USB端口以及需要以太网连接的用户来说,可以使用集成USB集线器的网络控制器,以提高系统的集成度和降低系统总成本。”

提升集成度,缩减系统总成本

用户选择USB LAN接口网络控制器的原因,通常是由于SoC本身没有PCIe接口或是组数不足,因此需要用到这一类嵌入式桥接控制芯片;此外,针对Ultrabook或是平板电脑等薄型设计的平台,因为机构空间的限制性,无法使用原有的RJ45连接器,因而只能用USB 接口来代替。

对于出货量起伏不大的嵌入式市场来说,这类产品的价格变化也相对平稳。有业内厂商反映,尤其是之前USB LAN市场并没有出现太大的竞争,用户可选择的范围较窄,使得产品价格也较昂贵,但相信未来随着一系列性价比俱佳的产品陆续面市,将会对市场价格产生重大影响。

以瑞昱(Realtek)半导体最新推出的USB LAN网络控制器为例,为了进一步提升集成度,产品对RBOM清单进行了高度的整合,物料总数减少了近一半,仅在RBOM部分就可节省15-20美分。特别是,其USB2.0 10/100和USB3.0-to-Gigabit以太网控制器还可做P2P共板电路设计,并与市面上常见的Windows及Linux OS操作系统相兼容,可针对Ultrabook、平板电脑、工业计算机及主板等应用市场支持多种系统平台及规格,在节能省电、精巧封装等特性上提供弹性化架构及超低设计成本的解决方案。此外,Realtek还可提供给用户公板设计档(Dongle)、线路图、Datasheet、线路检查等支持和服务。

通过提供高度集成的器件,Microchip也保持了其价格上的优势,系统总成本随着总物料成本的下降而降低。Weber补充道:“这些器件可以降低BOM成本,减少外部元器件数量。为了更好地服务厂商,我们还提供一项称为LANCheck在线设计审查的独特服务,免费审查客户的原理图和布线文件,确保客户的设计可以一次成功,该项服务显著减轻了客户研发的工作量,协助厂商加快了产品上市周期。

另一个值得关注的趋势是,尽管现阶段USB接口标准仍处于USB 2.0向USB 3.0全面推进的过渡时期,但USB 联盟在去年下半年又发布了新的USB 3.1规范,以适应全高清,甚至超高清视频格式的普及和发展。据称,新规范将继续兼容旧的USB 3.0和USB 2.0接口,且拥有更快的速度,其带宽能力提升至10Gbps,是老款USB 3.0接口的两倍,USB2.0的20倍。

为了配合新出台的USB 3.1规范设备的开发,在网络控制器的研发上也需要顺应这一技术发展进程,联杰(DAVICOM)国际股份有限公司产品市场经理蔡长勋对此表示道:“接口标准迅速从USB 2.0发展到USB3.1,为此,USB LAN网络控制器的开发也应着重提高产品的兼容性。虽然在消费类产品市场中,USB LAN网络控制器的应用已趋向成熟且价格较为稳定;但在一些新兴的嵌入式应用中,对该产品的需求量和价格空间都十分可观,并且在这一类型的市场上,仅以IC产品本身已较难有竞争力,需要以解决方案的形式存在,因此,厂商必须要具备完整的产品线路图、精简的BOM成本清单、相对应的软硬件支持,以及各种生产工具软件等。”

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责任编辑:柴丰