善用SPEC King優勢　為省電應用提供最佳嵌入式硬體設計

多樣化的嵌入式產品不僅外觀尺寸不同，還包含了許多不同的處理單元來支援各種終端設備所需之功能，通常這些嵌入式產品必須在有限的空間與資源中，對各種零組件進行反覆的檢測與組合，以尋求最佳設計，另外，產品對成本也很斤斤計較，而且最終設備對即時回應、電池使用壽命的要求較高，甚至有些會提出24小時不停運轉等需求，都讓嵌入式技術面臨嚴苛的考驗。

一套既要滿足客戶需求又要達到最佳效能、還要對成本進行控制的嵌入式硬體是如何設計出來的？研華嵌入式電腦系統事業群研發協理陳清泉很自豪的說，「研華素有『SPEC King』的稱號，也就是能在一個板子上做到比其他廠商更豐富的功能，其中的訣竅在於設計一開始就預留了相當的空間，之後再做收斂的動作，因此不論客戶的需求多寡，研華的板子都能擁有最佳設計功能。」陳清泉也以設計一個低功耗手持測試裝置的案例來說明，研華是如何讓產品達到完美境界。

在前一代產品的電池過於耗電的情況下，研華的客戶提出要為其手持測試裝置設計一個新的板子，其條件是：在空閒模式(idle mode)下的耗電不能超過5.0W、使用模式為7.1W，關機後則要小於25mW。在通過研華按各種零組件的硬體規格進行可行性分析後，研發部門就針對要求進行設計對策的研擬，最後找出最適切的解決方案。

陳清泉說，「此案例需要從提高電源轉換效率著手，因此對於板子上要耗費較大功率(power)的元件，我們採用PWM switching的設計方式來提高效率；並且選用了DC阻抗低的扼流器(power choke)和等效串聯電阻(ESR)較低的FET來減少損耗；同時也調升switching的頻率，以便讓電感值與電容值降低，最後則是對板子的布局(layout)進行最佳化設計。」

不僅如此，陳清泉進一步指出，還要能面面俱到才能真正達到客戶的要求，「雖然我們所列出的因應對策是大家都知道的事實，但卻不見得每家廠商都能做得到，因為這其中有許多限制，譬如說板子的空間大小或成本考量等常常就讓設計者無法達成使命，但研華的專業與多年來豐富的經驗，讓我們可以在紮實的學理基礎上做到與實務並重的設計。」

從細節中找到更省電的方法

除此之外，與其他廠商相較，研華更具優勢的還包括省電設計。陳清泉指出，像檢查IO動作的頻率調整，可以在不影響使用者感受的情況下，將耗電的檢查動作次數減少；另外透過對電腦C-state的調整，可以讓客戶設備在idle模式下達到減少耗能的功效；而關機模式下也有省電做法，即把電腦上的微控制器(microcontroller)完全關閉，只留極少的電能來處理一些參數及開機紀錄，就可以讓關機動作只耗用0.3mA的電力。

研華還在軟體與硬體上做了整合，並提出獨特的電源管理概念，其一是透過微處理器直接與電池接觸來提升管理效率，還有內嵌的韌體iManager對周邊硬體進行溫度、電壓、運轉等監控，再則是透過研華擁有的特殊技術讓原本耗電的RTC(Real Time Clock)維持在3mA以下的用電。陳清泉指出，「從各個層面去找出可以為板子節省耗能的方法，是研華設計產品秉持的態度，也是能夠設計出最佳省電產品的原因。」

真正用心設計，才能與客戶相輔相成。

在研擬對策、想方設法找出省電方案之外，此案例還必須經過研發部門層層的檢核(check list review)，以及功能與相容性的測試比對，之後才算大功告成，陳清泉說，「工業電腦不同於一般消費性的應用，在千奇百怪的使用領域中，研華協助客戶完成的是最核心的部分，研華的板子其實就是整個系統的模組，一旦對接(docking)上客戶自行研發的週邊設備後就能立即使用，也就是說複雜的部分由研華來為客戶完成，因此客戶不但能達到Time to Market的目標，也能快速進行產品升級。」而此案例所設計完成的板子，也因其省電效能比客戶所開出條件更優，讓研華贏得客戶的大力讚賞。(林稼弘？整理)