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设计工程师解读8位MCU向2位转换之策

发布时间:2019-08-15 16:20:28

  8年时间内,技术不断发展, 2位架构上市,使得工程师能够前所未有地推进其设计,我们也得以亲眼见证了市场的发展变化。

  在全世界每天使用的数十亿件嵌入式设备中,许多仍然采用传统的8位和16位微控制器。很多嵌入工程师是跟着这些较老的架构一起成长起来的,这些架构成本低、功耗低而且十分简单,即使 2位设备发展迅猛也没有妨碍它们的受欢迎程度。但是, 2位设备声望渐隆,我们有必要对这个新架构的差异、优势和机遇进行详细说明。

  现在,每个新项目都需要先回答下列问题:继续采用8位架构会错过什么? 2位架构能够提供什么? 2位设备目前占据着嵌入式销售的领先地位,我们是否应该立即采取行动以避免落后?

  幸运的是,我们的行业创新永无止境。有了Freescale (飞思卡尔)、Atmel 、NXP 及其它设备所采用的ARM Cortex -M0+等内核, 2位处理器就能够媲美传统8/16位MCU的实力,同时还能够提供众多的优势,让升级变得极具吸引力。Cortex-M0+内核为转换而生,它的 2位功能可将项目提升到一个全新的高度。

  为什么要向 2位转换?

  如果你问学工程的新生为什么要从8位向 2位转换,那么你可能会得到这么一个明确的答案: 2位是8位的4倍,位越高当然越好!实际上事情并非那么简单,不过 2位MCU十分重要自有其很多令人信服的理由,即使对于 传统的 8位和16位项目来说也是如此。

  提高性能:向 2位内核转换之后,相对于目前使用的8位和16位架构来说,每MHz性能可以提高倍。你可以获得更快的 2位数学运算处理速度,以及单周期 2位乘法运算。而且,你还可以获得单周期IO,用于位拆裂和软件协议仿真。

  所有这些功能开启了全新的可能性,涉及软件堆栈(USB、蓝牙等)、RTOS、高级UI等等,而且还剩余充足的处理能力用于应用软件的自定义功能。

  提高能源效率:Cortex-M0+内核效率极高,其Coremark/mA较8位或16位竞争性产品高达2倍。嵌入式系统结合这种强大的Cortex-M0+内核,可以更快地完成任务并返回睡眠模式,从而节省能源。

  即使睡眠模式也能够很好地节省功耗:在飞思卡尔Kinetis L系列产品上进入9种模式中的最深度睡眠模式时,其功耗低至《1uA。而且,由于Kinetis系列产品上的外围模块采用智能设计,因此你可以在不唤醒内核的情况下做更多的事情,从而进一步节省功耗。

  提高代码密度:似乎违反直觉的是,使用 2位处理器将导致代码长度减小。不过,Cortex-M0+内核使用Thumb-2指令,其中许多指令仅占用16位闪存。而且请记住,8位处理器上的许多指令实际长于8位。此外,视具体应用而定,8位指令的多个字节可以用 2位MCU的一个指令取代,就像下面的16位乘法运算一样。

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