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決定ARM內核MCU不同性能的關鍵

2012-06-05
關鍵詞: ARM MCU Cortex-M0

    繼ARM推出Cortex-M0+這一新的內核之后,其32位MCU內核增加到了4個。飛思卡爾已在3月份搶先宣布推出了基于ARM Cortex-M0+的MCU Kinetis L系列,不過,目前市面上還拿不到貨。不久前,恩智浦也宣布取得了Cortex-M0+處理器授權,成為目前唯一一家能夠提供完整的Cor tex-M0、Cortex-M0+、Cortex-M3和Cor tex-M4系列內核MCU的半導體廠商。

   ARM內核對MCU的統一化進程正在進行,如何才能使自家產品與眾不同而性能突出呢?恩智浦半導體全球微控制器產品線總監Jan JaapBezemer表示,在內核之外,有多種資源可以體現差異化,比如內存、數字/模擬IP等。“有些IP是標準的,另一些則不是。恩智浦花了很多時間開發那些非標準的IP,讓這些資源更好地配置在一起,”Bezemer說,“要注意降低內存的功耗,它是最耗電的單元。這些因素結合在一起決定了MCU的性能和功耗。”

   由于MCU主要負責信號控制,信號數據的傳遞效率就十分關鍵,而對此起決定作用的則是器件的架構。“我們是ARM 7內核處理器最大的供應商,證明我們的架構設計十分成功。”Bezemer說,“此外,開發工具、軟件和服務的支持都是保證MCU產品實現差異化競爭力的關鍵。”

    就資源配置而言, 以恩智浦LPC11A00為例,同樣是Cortex-M050MHz的內核,但因為該器件在存儲、串行接口、模擬子系統等幾個方面的資源配置,使之與其他同類內核MCU有著很大的不同性能。LPC11A00完全集成了32KB閃存,8KB的SRAM和4KB的EEPROM(業內唯一真正的EEPROM),包括基于ROM的32劃分的整數除法器和I2C總線驅動程序;在模擬子系統中,包括8ch/10位ADC、10位DAC、模擬比較器、片內溫度傳感器、片內電壓參考和UVLO(UndervoltageLockout)。

   同樣,恩智浦最新基于Cor tex-M4的LPC4300也首先在架構上體現了不同,使之特別適用于電機控制、太陽能逆變器、數字電源和音頻方面的應用。LPC4300采用了Cor tex-M4+Cortex-M0的雙核架構,目的在于減小Cortex-M4帶寬占用,讓該內核專心處理數字信號控制應用中的數字計算,而把大量數據傳輸和I/O處理任務交給M0內核去處理,通過這種雙核架構以及AHB總線矩陣,大大提高了器件性能和效率,其雙核均可工作在204MHz上。“這種架構類似MCU+DSP的體系?,F在,在MCU中加入DSP功能和在DSP處理器中加入MCU功能都是正在進行的趨勢。”Bezemer說。

   SPI閃存接口技術(SPIFI)是恩智浦開發的一種新型外設接口IP,它首先成為該公司基于Cor tex-M3的MCU的一個亮點,并被LPC1800采用。通過SPIFI可將外部串行閃存映射到MCU內存,實現片上內存讀取效果。“SPIFI為設計人員提供了一種創新解決方案,在保持系統性能的同時達到簡化配置、縮小封裝體積、減少板載空間占用和節約系統成本的目的。”Bezemer說,“關鍵在于, 與片上閃存相比,外部閃存成本要低很多,并且這種方式可以不用CPU干預即可傳送閃存和RAM的數據。”

   除了上述這些硬件設計上的差異化,軟件的支持也十分重要。emWin圖形庫由德國SEGGER公司開發,兼容單任務和多任務環境,恩智浦向其所有LPC MCU客戶免費提供該軟件,這些MCU都集成了LCD控制器。采用emWin后,UI設計可與固件開發分開,使用獨立工具即可實現基本UI設計,提高了LCD應用的設計速度。另外,基于本土設計為本土客戶提供滿足需求的產品也是十分重要的,而恩智浦基于Cortex-M0和M0+的MCU的開發也以上海研發中心為主,他們正在中國挖掘市場需求并尋求同本地IDH更多的合作。

 

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