善用SPEC King优势　为省电应用提供最佳嵌入式硬件设计

多样化的嵌入式产品不仅外观尺寸不同，还包含了许多不同的处理单元来支持各种终端设备所需之功能，通常这些嵌入式产品必须在有限的空间与资源中，对各种零组件进行反覆的检测与组合，以寻求最佳设计，另外，产品对成本也很斤斤计较，而且最终设备对实时回应、电池使用寿命的要求较高，甚至有些会提出24小时不停运转等需求，都让嵌入式技术面临严苛的考验。

一套既要满足客户需求又要达到最佳效能、还要对成本进行控制的嵌入式硬件是如何设计出来的？研华嵌入式电脑系统事业群研发协理陈清泉很自豪的说，「研华素有『SPEC King』的称号，也就是能在一个板子上做到比其他厂商更丰富的功能，其中的诀窍在于设计一开始就预留了相当的空间，之后再做收敛的动作，因此不论客户的需求多寡，研华的板子都能拥有最佳设计功能。」陈清泉也以设计一个低功耗手持测试装置的案例来说明，研华是如何让产品达到完美境界。

在前一代产品的电池过于耗电的情况下，研华的客户提出要为其手持测试装置设计一个新的板子，其条件是：在空闲模式(idle mode)下的耗电不能超过5.0W、使用模式为7.1W，关机后则要小于25mW。在通过研华按各种零组件的硬件规格进行可行性分析后，研发部门就针对要求进行设计对策的研拟，最后找出最适切的解决方案。

陈清泉说，「此案例需要从提高电源转换效率着手，因此对于板子上要耗费较大功率(power)的元件，我们采用PWM switching的设计方式来提高效率；并且选用了DC阻抗低的扼流器(power choke)和等效串联电阻(ESR)较低的FET来减少损耗；同时也调升switching的频率，以便让电感值与电容值降低，最后则是对板子的布局(layout)进行最佳化设计。」

不仅如此，陈清泉进一步指出，还要能面面俱到才能真正达到客户的要求，「虽然我们所列出的因应对策是大家都知道的事实，但却不见得每家厂商都能做得到，因为这其中有许多限制，譬如说板子的空间大小或成本考量等常常就让设计者无法达成使命，但研华的专业与多年来丰富的经验，让我们可以在紮实的学理基础上做到与实务并重的设计。」

从细节中找到更省电的方法

除此之外，与其他厂商相较，研华更具优势的还包括省电设计。陈清泉指出，像检查IO动作的频率调整，可以在不影响使用者感受的情况下，将耗电的检查动作次数减少；另外透过对电脑C-state的调整，可以让客户设备在idle模式下达到减少耗能的功效；而关机模式下也有省电做法，即把电脑上的微控制器(microcontroller)完全关闭，只留极少的电能来处理一些参数及开机纪录，就可以让关机动作只耗用0.3mA的电力。

研华还在软件与硬件上做了整合，并提出独特的电源管理概念，其一是透过微处理器直接与电池接触来提升管理效率，还有内嵌的韧体iManager对周边硬件进行温度、电压、运转等监控，再则是透过研华拥有的特殊技术让原本耗电的RTC(Real Time Clock)维持在3mA以下的用电。陈清泉指出，「从各个层面去找出可以为板子节省耗能的方法，是研华设计产品秉持的态度，也是能够设计出最佳省电产品的原因。」

真正用心设计，才能与客户相辅相成。

在研拟对策、想方设法找出省电方案之外，此案例还必须经过研发部门层层的检核(check list review)，以及功能与兼容性的测试比对，之后才算大功告成，陈清泉说，「工业电脑不同于一般消费性的应用，在千奇百怪的使用领域中，研华协助客户完成的是最核心的部分，研华的板子其实就是整个系统的模块，一旦对接(docking)上客户自行研发的周边设备后就能立即使用，也就是说复杂的部分由研华来为客户完成，因此客户不但能达到Time to Market的目标，也能快速进行产品升级。」而此案例所设计完成的板子，也因其省电效能比客户所开出条件更优，让研华赢得客户的大力赞赏。(林稼弘？整理)