嵌入式世界專欄─物聯網中的嵌入式橋接器技術

  • 賴品如
市場上常見的4類嵌入式橋接控制晶片 ,圖片由亞信電子提供。

物聯網(Internet of Things;IOT)或機器對機器(M2M)係指在網路化的時代,除了人跟人之間可以透過網路相互聯繫、使用者可以透過網路取得機器的資訊外,機器與機器之間可以互通的網路環境。國際研究機構Forrester預測,物聯網在2020年前將達到網際網路效應的30倍,會是下一個兆元級產業。

在物聯網的發展趨勢下,所有的物件都必須具備接受、傳遞與處理資訊的能力,因此嵌入式系統技術的發展更顯得重要。嵌入式系統是一種將軟體結合硬體的裝置,主要由微控制器、相關客製化硬體、嵌入式作業系統及應用軟體系統等組成,具備接收網路訊息與處理資訊的能力,其應用領域極廣,系統架構大到如工廠自動化控制系統,小至手持式消費性產品,並以各式各樣應用形式,隱藏在我們生活中。

在嵌入式系統中,微控制器要透過各種匯流排的連結與各項裝置溝通(例如:要與主記憶體溝通,需透過記憶體匯流排的連結)。I/O Bus(I/O裝置匯流排)則是讓微控制器與周邊設備間傳遞資料的通道,一般常見的匯流排為ISA、PCMCIA、Local Bus (Non-PCI)、PCI、PCIe及USB Bus。

至於嵌入式橋接控制晶片(Embedded Bridge Controller)則在不同介面間扮演溝通橋樑的工作,主要負責更為低速的輸入/輸出裝置。Bridge望文生義即為橋樑的作用,而這座橋負責各種周邊介面與I/O裝置匯流排之間往來的重責大任。常見的周邊介面包括Ethernet、Wi-Fi、Serial串列埠(例如:RS-232 COM Port)、Parallel平行埠(例如:Print Port印表機埠)、IrDA及VGA等。周邊設備可藉由橋接晶片把訊號傳給微控制器做處理,而微控制器本身也可透過橋接晶片對周邊設備做操控。

目前市場上常見的嵌入式橋接控制晶片大致可分為以下4類 :
一、 Non-PCI嵌入式乙太網路晶片:嵌入式系統之微控器本身若已具備Non-PCI匯流排(SRAM-like)或SPI介面,則可選用內建網路實體層及媒體存取控制器的Non-PCI/SPI乙太網路控制器來提供連網功能,亦可稱之為Non-PCI匯流排轉乙太網路橋接器。

二、USB-to-LAN網路晶片:若嵌入式系統之微控器已內建USB Host,則可選擇內建或外接USB-to-LAN控制器加入乙太網路功能,亦可稱之為USB匯流排轉乙太網路橋接器。

三、嵌入式乙太網路/Wi-Fi單晶片:整合快閃式記憶體、乙太網路及Wi-Fi之微控制器系統單晶片。嵌入式系統之主處理器可以利用 Local Bus、MII/RMII、UART或 SPI等介面,透過Wi-Fi模組無線上網,提供智慧型無線網卡的功能。亦可當成串列介面轉Wi-Fi橋接器,提供具備RS-232/422/485、SPI、GPIO、1-wire或I2C等串列介面之嵌入式系統,透過Wi-Fi模組以無線或乙太網路上網。至於乙太網路轉Wi-Fi橋接器模式,則可提供原本具備乙太網路介面之嵌入式系統,透過Wi-Fi模組改以無線上網。

四、PCIe/PCI/USB橋接控制晶片:因應上述物聯網、嵌入式系統及嵌入式橋接控制晶片的發展趨勢,亞信電子於日前收購印度MosChip公司之I/O Connectivity晶片產品線,此舉可進一步增強亞信電子在嵌入式連網及橋接控制晶片領域之布局。此系列易於導入設計的嵌入式橋接器晶片,在Host端支援PCIe、PCI及USB等介面,另一端則支援UART、IEEE1284、USB Host、Ethernet、VGA以及IrDA等常見的嵌入式系統控制介面。亞信電子還提供完整的驅動程式、量產相關應用程式、電路板設計及評估模組,可讓客戶在短時間內導入,不但節省設計開發的時間與成本,還可加速產品上市時程。

[嵌入式世界專欄每週二刊載]

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