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一文教你如何正确区分 SOC 方案与MCU 方案的不同之处?

2020-07-07 10:44 来源:互联网 编辑:Emma

其实说到 SOC 方案与MCU 方案的不同之处这个话题,其实先了解何为SOC 方案,何为MCU 方案,即可找到突破口!下面我们一起去看看突破口在哪里?

微控制单元 MCU(Microcontroller Unit)又叫单片机、微处理器,是集成电路的一种。MCU 类似于 CPU,是可以执行嵌入式程序的一种集成电路。书上定义就先不讲了。

以前没有集成电路的时候,是用密密麻麻的分立元件来实现家电的功能。下图是旧式电视机的电路板。

一文教你如何正确区分 SOC 方案与MCU 方案的不同之处?

下图是现在电视机的电路板。小黑块就是集成电路。现在有很多集成电路,用于各种各样的目的,比如电压转换等。但只有 MCU 能够执行程序。现在很多家电都有一个 MCU 作为控制的核心。便宜的 MCU 才几块钱一个。MCU 和集成电路简化了电路,降低了成本,提高了可靠性。

一文教你如何正确区分 SOC 方案与MCU 方案的不同之处?

MCU 执行的程序叫嵌入式程序。嵌入式程序可以存储在 MCU 上,也可以存储在外面的存储器上。比如 Flash 就是存储器的一种。

模组:芯片必须配合一些外围设备才能工作。为了方便厂家使用,模组厂家会集成一些外围部件,并写入嵌入式程序,整体打包后作为一个解决方案,给设备厂家使用。

为了便于大家理解,拿我们涂鸦的 TYWE3S 模组举例,在 ESP8266 外围加了板载天线(PCB 天线),闪存(Flash Memory),晶振(26M 晶体)等设备。举个不恰当的比喻,ESP8266 是发动机,涂鸦的模组 TYWE3S 就是汽车,加了底盘,外壳,座椅,方向盘等,可以直接被智能家居设备厂商使用。

下图为 TYWE3S 的功能示意图

一文教你如何正确区分 SOC 方案与MCU 方案的不同之处?

下面的是模块背面图

一文教你如何正确区分 SOC 方案与MCU 方案的不同之处?

以上讲了什么是 MCU。MCU 是集成电路的一种,可以执行嵌入式程序。集成电路和 MCU 的使用大大提高了电子设备的可靠性,降低了成本。

后面又介绍了什么是模组。模组就是一块电路板,集成了 MCU 和一些外围设备,并且带有嵌入式程序,提供一个完整解决方案。

下面我来科普下 SoC 方案。

【SoC 方案】

SoC(System on Chip),中文名是片上系统。SoC 含义很多,有一种定义是一个有专用目标的集成电路,是一个包含嵌入式软件的完整系统。SoC 方案中,对设备所有智能化操作都是通过模组来实现的,设备无需另外增加 MCU。此类控制通常而言比较简单,例如开关,灯之类的产品,只需要几个 IO 口,就可以控制产品。

下图是涂鸦的 TYWE3S 模组。模组外围是引脚。除了电源(VCC)、接地(GND)及其他一些功能引脚外,有两类引脚,其中一类是通用输入输出(GPIO)引脚。

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先说通用输入输出 GPIO(General Purpose Input/Output)。SoC 方案中,模组和设备交互是通过 GPIO 口实现的。输入的数据是设备向模组上报状态。输出的数据是模组向设备下发指令。

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下面是涂鸦 IoT 平台上的开关 SoC 免开发方案的配置项。上面定义了一些 IO 口的配置。包括按键状态、继电器控制和电源指示灯,都是通过 IO 口控制,或接收信息的。

一文教你如何正确区分 SOC 方案与MCU 方案的不同之处?

通过对设备 IO 口的配置,并且制作对应的电路板,厂家就可以完成 SoC 免开发方案了。配置完毕后,系统可以通过对应的 GPIO 口读取开关闭合信息,操控改变继电器状态和指示灯状态。

那么,什么是 SoC 免开发方案,什么是 SoC 固件定制方案呢?模块口和功能如果能够满足客户需求,就可以用 SoC 免开发方案。模块口或功能无法满足客户需求,客户又不想要 mcu 方案时,可以使用 SoC 固件定制方案。

比如有一个开关,客户需要有一个背光功能。这时会需要一个特殊的 GPIO 口,输出一个背光开启或关闭的控制。这个可能就需要固件定制。在固件需要定制的情况下,客户需要先自定义 DP 点,然后申请嵌入式进行固件定制。

主要包括开源硬件和可配置固件两大部分。其中,开源硬件包括:模组、RF 遥控接收器、4 路电容调速、1 路灯通断和工作电源;可配置固件包括:风扇开 / 关、灯开 / 关、5 档调速、4 种出风模式、倒计时和倒计时剩余时间显示等功能。客户不需要编写任何代码,只需要将控制模块放入到吊扇的控制盒内,就可以通过遥控器或者手机 App 发送指令,控制器接到指令后即可完成对吊扇 / 吊扇灯的控制。

这就是 SoC 免开发方案的优势所在,比较方便,对于开发能力不强的团队,会更加适用。

【MCU 方案】

刚才介绍了 SoC 方案。SoC 方案中,是涂鸦模组承担控制功能。

下面介绍 MCU 方案。MCU 方案需要对方设备有 MCU。对方的 MCU 对设备起控制功能。涂鸦的模组和设备 MCU 连接,通过对方 MCU 得到设备状态,并且通过对方 MCU 控制设备。

模组利用定义好的通信端口和通信协议(比如下图中的串行通讯口,简称串口),和设备的 MCU 进行通信,以接收设备状态,及发送控制指令。

一文教你如何正确区分 SOC 方案与MCU 方案的不同之处?

一些控制逻辑比较复杂的电器,如空调、冰箱、洗衣机、甚至小家电比如电风扇等,内部都有 MCU。

总结

前面介绍了开关的 SoC 免开发方案,SoC 定制开发方案和 MCU 方案。对于没有 MCU 的设备,模组通过 GPIO 口控制设备,称为 SoC 方案。如果需要免开发方案无法满足要求,需要定制,就是 SoC 定制开发。

如果设备有自己的 MCU,就可以由对方的 MCU 控制设备。拿我们自己来举例,我们涂鸦的模组就只负责透传数据,将 MCU 与涂鸦云连接在一起,完成与涂鸦平台的数据交互。SoC 方案是涂鸦模组承担控制功能;MCU 方案是客户产品中的 MCU 承担控制功能,并和涂鸦模组通过串口通讯。

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