MCU

意法半导体推出了全新的8位微控制器STM8L050的推出,以提升低成本、低功耗8位微控制器(MCU)的功能集成度。作为超高能效的STM8L系列的最新产品,STM8L050在低成本的SO-8封装基础上,集成了多达6个用户I/O接口的丰富的模拟外设、DMA控制器和独立的数据EEPROM。

沿用STM8强大的高能效的16 MHz 处理器内核,STM8L050不负众望,为资源受限的产品带来合理的经济性和处理性能,例如,工业传感器、玩具、门禁卡、电动自行车控制器、家庭自动化或照明产品、智能打印机墨盒或充电器。

片上集成的DMA (直接内存取)控制器可以简化外围设备和内存或内存与内存之间的数据传输,从而提高微控制器的处理性能,降低功耗。256字节的独立EEPROM可在MCU关闭时存储重要的程序数据,同时还可以最大限度地使用闪存保存程序代码。

除两个比较器外,STM8L050还有一个4通道12位模数转换器(ADC)及带可编程闹钟和定期唤醒功能的低功耗实时时钟(RTC),允许设计人员最大限度地减少外部模拟元件数量。此外,STM8L050还支持高达16MHz的外部或内部时钟,让设计者在性能处理与物料清单(BOM)成本之间更灵活地取舍。

其它功能包括8KB闪存、1KB RAM、两个16位定时器、一个8位定时器,以及常用通信接口和调试接口,包括SPI、I2C、UART和SWIM。

作为一款沿用意法半导体超低功耗技术的STM8L微控制器,STM8L050具有最低功耗350nA的省电模式,以及3.6V-1.8V的宽工作电压。全系产品的额定温度范围都在-40°C-125°C范围内,确保微控制器在工业控制或照明产品等苛刻应用中的工作稳定性和可靠性。

STM8L050J3现已量产,采用SO-8封装。

详情访问 www.st.com/stm8lvl

围观 3
1

微控制器(MCU),也就是我们所说的单片机,是今天电子产品的心脏,被广泛地应用到消费和工业电子产品中。小到体温计、无线充电器和智能手环,大到数控机床、机器人和汽车,都有MCU的身影。

随着物联网和新能源汽车的高速发展,未来MCU的市场需求将有爆炸性的增长,前景看好。在竞争激烈的全球市场中,国产MCU是最有机会突出重围的一抹朝阳。

MCU未来的机会在中国

首先,MCU应用“定义权”在中国。不管从消费类的玩具、手机周边、家居家电,到工业类的电机控制、汽车电子、无线通讯,甚至物联网、人工智能,在中国都有大量的开发团队和配套的支持体系,以及广泛的消费群体和应用场景。这使得MCU产品及方案的“定义权”逐步移到中国来,而这是本土MCU厂商生存成长的天然土壤。

其次,中国有距离和服务理念方面的优势。本土的MCU厂商及其员工,已经习惯了“今日事今日毕”的高效的行事风格,堪比外卖订餐的便捷。这一点在全球其他电子行业市场是难以想象的。

现阶段的理性思考

总体看国产MCU,不论是市场份额还是技术先进性,都无法和国外企业相比。对于中国企业而言,目前占据的主流市场还停留在8位MCU,占比50%左右。16/32位MCU占比分别为20%左右。这意味着,国内MCU应用领域多集中在低端电子产品,中高端电子产品市场还在外企手里。

在我国MCU企业中,生产32位通用型MCU的企业屈指可数。我们看到,除了兆易创新、灵动微电子之外,其他企业,比如华大半导体、航顺和致象尔微电子等,只有若干种通用MCU芯片。

技术上,多数国产MCU企业还是依靠ST的生态环境,甚至很多企业产品定义的编号也与ST类似。比如,STM32F103是最流行的32位ARM M3 MCU,现有大约20款产品。

国内某企业生产4款常用的产品,与ST的管脚兼容。这样的方法可以很容易地进入市场,尤其在市场缺货和价格竞争激烈的情况下。但是,这样的做法,会面对芯片硬件和支撑软件等领域的侵占知识产权风险。随着中美贸易摩擦的演进,政府也会更加重视这个问题,外企打击盗版的意识和决心也会越来越大。

生态环境建设上,多数国产MCU企业还停留在开发板、烧写器和基础固件库上,至于开发环境(IDE)、RTOS和中间件,依旧依靠第三方更高层应用的支撑,比如物联网、专业算法库、行业应用以及大学计划。值得称赞的是,宏晶电子和兆易创新支持举办了一些高校电子大赛,推动国家人才培养发展。虽然灵动微电子支持华为lite OS物联网操作系统、IAR和Keil ARM IDE,但是与MCU外企大厂依旧相距甚远。

国产MCU要走向国家舞台,还有很长的路要走。面向百亿级的物联网设备市场,MCU迎来了前所未有的机遇,也给了国产MCU发展和腾飞创造了绝佳的切入点。

国产MCU厂商崛起打破垄断

随着物联网兴起,电子产品智能化需求越来越多,传统产业升级已经迫在眉睫,电子产业急需MCU 厂商提供更多更好的创新型设计方案。随着电商时代到来,渠道的扁平化,传统芯片代理商已经无力投入日趋复杂的方案设计,行业日趋细化和深入,传统的方案商已经转型成产品提供商,应用设计方案的重任再次落在MCU 公司身上。

当今的MCU市场,随着各大原厂的不断扩大收购合并与日新月异的创新,国内外自主研发IC的小型企业已明显感受到威胁,怎么样在几家独大的局面上分到一杯羹不被消灭已经成为各个研发企业的重心思考。

让几家独大企业自己慢慢瓦解那是不可能的,尤其是今年“收购潮”的到来,未来MCU市场的竞争必然加剧。在这种情况下,中小型IC企业势必要精细自身业务并调整内部运营,才能在市场上占有一席之地。

突围过后能否坚持住是考验

以细分为导向,以时效和价格为驱动的突围,只是一个开始。接下来的竞争只会更加残酷和激烈。追求长久发展的企业,必定要具备长远的目光,紧跟市场的发展步伐,精细化服务客户,以差异化发挥产品的最大竞争优势。

作为中小型自主产权企业,应找准自身的定位,以市场需求为先,对产品及服务进行不断调整和创新,完善产品,实现产品的标准化、规范化,并保证产品质量的稳定性。

随着产品更新换代和新兴应用的快速发展,未来32位MCU是市场主流这是毋庸置疑的。因此,国内MCU厂商在未来想要长久不衰生存,除了要着眼于国内现下市场,不断提升市场份额之外,还得在技术上多加钻研学习,让自身产品与市场主流接轨。只有这样国产MCU才永远不会被市场淘汰,也只有这样国产MCU才能腾飞。

来源: Ai芯天下

围观 5
2

Holtek新推出超低功耗具有EPD电子纸驱动Flash MCU HT67F2567,针对RTC On超低待机功耗应用提供最佳解决方案,如电池供电的消费类产品,可延长电池寿命。

HT67F2567内建低功耗RTC振荡器,于电压3V时看门狗与Time Base开启的待机功耗可低至150nA(典型值),且藉由外部电容调整RTC振荡精准度,可应用于各种省电计时产品。主要资源包含:16K×16 Flash ROM、2304 Bytes RAM、128×8 True EEPROM Memory,而内建的A/D更可量测精准模拟电压等信号,并内建12V升压电路提供EPD驱动红/黑/白电子纸显示应用,最大可驱动64段电子纸。HT67F2567提供多组Timer Module及一组复合接口UART//SPI/I2C以及独立的一组SPI,可应用于连接各类通讯IC。HT67F2567的IAP在线更新程序数据功能,说明用户可预留产品升级应用。

HT67F2567提供100-pin LQFP封装与Gold bump Dice销售方式。而仿真器采用OCDS EV架构芯片HT67V2567,使开发调试更为简便。

来源:HOLTEK

围观 5
3

芯原Vivante智能像素处理IP解决方案提供了从MCU产品到高性能应用处理器的可扩展解决方案

2019年1月8日 – 芯原在2019年消费电子展期间宣布,将其与恩智浦半导体公司(NXP® Semiconductors N.V.,NASDAQ:NXPI)之间的合作扩大到机器学习领域。恩智浦即将推出的i.MX产品将搭载芯原以VIP神经网络处理器为核心的Vivante智能像素处理IP解决方案。

芯原Vivante VIP神经网络处理器具有从极低功耗和次TOPS算力到超过100 TOPS高算力的完全可扩展性。Vivante VIP8000/VIPNano神经网络处理器IP已被应用于智能家居、工业、移动设备和汽车ADAS等多个细分市场的下一代智能设备。

Vivante VIP处理器支持OpenCL 1.2 FP和OpenVX 1.2 API,以及配备SDK等全套软件包的常见AI架构。所有Vivante VIP配置都共享一套统一的软件堆栈,该软件堆栈已被部署于众多细分市场产品中。

“芯原的Vivante VIP IP系列神经网络处理器的架构具有完全可扩展性,可以实现AI无处不在,从电池驱动的无操作系统和无DDR产品到面向边缘服务器应用、采用通用SDK和统一软件的高性能神经网络处理器。 我们很荣幸能与恩智浦这样的技术合作伙伴共同凭借机器学习技术开拓重点细分市场。Vivante VIP IP是神经网络处理器IP市场的领军者,已被部署于众多在售产品,并为所有重点细分市场提供解决方案,”芯原执行副总裁兼IP事业部总经理戴伟进先生表示,“这次合作范围包含了整套Vivante智能像素处理IP解决方案,包括神经网络处理器、图像信号处理器 、图形处理器和视频IP等,将进一步促进我们与恩智浦的长期技术合作伙伴关系。”

“恩智浦的愿景是让机器学习无所不在,芯原的Vivante VIP架构与我们的愿景十分契合,” 恩智浦副总裁兼i.MX应用处理器总经理 Martyn Humphries表示,“凭借这些经过生产验证的机器学习IP和我们的机器学习eIQ工具,我们将迅速完成云到边(cloud-to-edge)解决方案的开发和部署。”

围观 4
38

在MCU的应用中,经常需要通过串口进行不定长数据包的传输。发送方很简单,不需特别的考虑,而接收方则需要能够侦测到数据包的结束。接收方的简单做法是结合串口的IDLE中断,或使用DMA并利用DMA的超时传输机制。

但有些MCU在设计时出于成本上的考虑,简化了串口接收的IDLE模式以及DMA超时传输机制。没有串口IDLE中断或者DMA超时传输的机制,我们就不知道什么时候通信结束了。这种情况下,为了实现通过串口传输不定长数据包的要求,需要使用软件和其它片内外设的配合,协同完成指定的功能。

LPC54101系列的UART模块,支持FIFO的接收超时,能够方便地实现上述功能。除此之外,本文介绍一种基于LPC54101和SDK,通过使用引脚中断和定时器配合,实现串口DMA接收超时,实现串口DMA接收超时的机制。

先分析下UART传输的时序,图1是一个典型的8位数据位1位停止位的串口通信数据流。串口每次发送数据时会首先发送一个起始位,在TTL电平逻辑下,Start位首先是一个下降沿信号。


图1. 串口接收数据时序图

在串口DMA接收超时系统中,我们需要利用MCU的引脚中断功能侦测这个下降沿信号,引脚中断触发后告诉系统开始计时。要特别注意的是,当系统侦测到Start位的下降沿后最好关闭引脚中断,不然后续数据流等信号的下降沿也会触发引脚中断使得整套方案失去了意义(还不如直接用串口接收完成中断)。

LPC54101的引脚中断可以在任意IO引脚上使能,所以可以直接把LPC54101的串口接收的引脚的中断功能打开,并设置成下降沿触发。

超时计数器最好是系统里的低功耗定时器,这个例程中我们用的是LPC54101的RIT定时器。超时的时间设置要考虑到当前串口设置的波特率以及一次串口传输的最大包长。

超时定时器计数溢出产生中断后,软件首先要从DMA的状态寄存器中获取到当前接收到数据的长度(对于LPC54101来说,串口DMA接收数据的长度在XFERCFGn寄存器中的XFERCOUNT位,如图2所示),然后从串口DMA预设置的数据缓冲区获取对应的数据即可。


图2. LPC54101 DMA传输数据长度计数位

在初始化设置串口对应的DMA通道时,最好设置传输长度为可能的最大长度,在接收超时后也别忘记重新复位一下串口对应DMA通道的状态,不然本次接收的数据和数据长度还会带入下次传输的过程中。

图3是例程的流程图,分主程序,串口RX引脚中断服务程序,超时定时器服务程序三个部分。




图3. 程序流程图

本文的实现代码,已经贴在“NXP社区”的论坛中,点击此处查看,欢迎在论坛中交流。

本文介绍的方法比较消耗片上资源,在资源不紧张的时候是个不错的方案。

来源:NXP社区

围观 4
31

近日,四维图新旗下全资子公司AutoChips杰发科技对外发布消息称,国内首款通过AEC-Q100 Grade 1, 工作温度-40℃~125℃的车规级MCU(车身控制芯片)在客户端量产,并获得首批订单。

四维图新副总裁、AutoChips杰发科技副总经理万铁军指出,“车规级MCU芯片因研发周期长、设计门槛高、资金投入大,使得国内厂商对车规级芯片产品望而却步。AutoChips杰发科技在经过了三年的设计、研发和测试,终于让车规级MCU产品市场看见来自我们中国芯片企业的产品。”

在汽车领域,MCU的应用范围非常广,从车载信息娱乐产品,到雨刷、车窗、电动座椅等车身控制,每一个车辆功能的实现背后都需要复杂的芯片组支撑。在一辆车装备的所有半导体器件中,MCU大概占三成,平均下来每辆车要使用70颗以上的MCU芯片,这一数字在高端豪华车上还要高出一倍多。然而车规级MCU芯片对功能、可靠性、工作温度等指标的要求非常严苛,仅次于航空航天、兵器、军用特种车辆、舰船领域的军工级芯片,超高的技术门槛使得起步较晚的国产MCU芯片大幅落后于国外大厂。

AutoChips杰发科技 MCU芯片规格

据统计,2017年全球MCU市场规模约为170亿美元,汽车电子类芯片占比17%,行业应用广泛;预计未来5年复合增长率为7.2%。得益于物联网、汽车电子等应用驱动,MCU在中国市场增速高于全球市场平均增速,国内MCU市场未来五年复合增长率达11.7%,至2020年市场空间将突破500亿人民币。

如今,伴随AutoChips杰发科技车规级MCU芯片量产,其芯片业务涵盖了车载信息娱乐芯片(IVI)、车载功率电子芯片(AMP)、车身控制芯片(MCU)。未来,胎压监测芯片(TPMS)、智能座舱以及ADAS芯片等多产品也将陆续投入市场,继续为国内汽车电子产业输入强动能。

“核心技术”之痛仍然横亘在国人面前,如今,车规级MCU芯片量产上市,让中国在车规级MCU技术上实现了零的突破,打破了国际巨头的技术垄断。但正如万铁军所言,这只是国内MCU芯片的第一步,实现真正的‘中国芯’,我们还有很长的路要走。

来源:中国新闻网

围观 18
53

作者:张国斌

近两年来,随着电子产品智能需求提升,通用类MCU需求暴涨,去年,ST MCU接单接到手麻,但今年,随着市场回归理性,意法半导体MCU出货量都下降了,那国产MCU的出货有什么变化呢?

12月20日,业界知名技术盛会ELEXCON2018深圳国际电子展在深圳会展中心1/2/9号馆隆重开幕,众多嵌入式厂商如ST、华大半导体、灵动微等携最新嵌入式方案参展,电子创新网专访了灵动微电子MCU事业部总经理娄方超先生,请他分享了国产通用MCU出货情况。

娄方超表示智能应用激发了MCU的大量需求,例如仅仅一个智能门就需要三颗MCU如果需要实现无线控制,还需要能支持无线蓝牙的的MCU。

而对于下面的低阶机器人来说,就需要23颗MCU ,高阶机器人需要30多颗MCU,此外如果需要机器人有表情,则需要更多MCU,还有如果机器人融入更多情绪功能则需要的MCU还会更多。

他还以今年火热的电子积木为例--其实就是为STEAM 教育设计的可编程电子积木平台,每个模块有颗MCU,这个电子积木通过UART接口实现了模块之间的连接,通过连接可以实现电子琴、尤克里里等功能,这一个简单电子积木套装售价39美元。

他表示经过几年的布局,灵动微目前在电机控制领域已经有所收获了,“电机控制市场是个长尾市场,要做好一个好的电机控制方案并不容易,我们的电机方案已经被很多大家电企业采用。”他指出,“这是一个破壁机方案,破壁机可以理解为大功率搅拌机。可打碎细胞壁,高需求的破壁机采用无刷电机,更大程度降低破壁机的噪音,增加电机的使用寿命, 此外,无刷直流电机还有高效节能的优势,自配控制板,实现智能控制。”

他表示,灵动微的方案还被大功率设备采用,例如如下的电动摩托车方案,可以实现120公里时速,还有被油烟机、工业风机采用的。


在今年8月29日的“2018灵动MM32协作大会”上,灵动微宣布灵动微所有MM32 MCU架构都将升级,得益于内核架构的升级优化,内核综合性能提升50%以上。而且随着内核架构的升级,MM32 MCU功耗大幅优化,以停机功耗为例,最新一代内核产品较上一代降低90%以上。娄方超称新架构MCU让用户购买价格低10% ,而性能提升10% 功耗下降 10%!

例如采用新架构的精简型Cortex-M0产品--MM32F003系列,该系列是目前市面上主频最高、性能最好的“003”类产品,同时还可以提供QFN20 3x3超小高密度封装。“我们一方面从设计、架构、封装提升产品品质,另外不断拓展应用,我们的每代产品都有改进和提升,因此客户的粘性很高。”他强调。“我们一直都在考虑如何让客户开发能实现盈利的好产品。”

当然传统市场灵动微有也没有放弃例如在无线充电领域,灵动微就开发出指甲大小的方案,在电子烟领域,灵动微也有更新的方案。

展望未来,娄方超表示近期经济大环境的变化给灵动微这样的公司带来的新的机遇,“以前很多大公司根本不搭理我们,现在他们都在主动联系我们。”他透露,“例如一家很大的国外系统公司就主动找到我们,引入我们的方案,以推动他们的变革,以前的很多公司发展依赖国运,不用思考就能挣钱,现在不行了,只有那些能思考能积极变革的公司才有机遇。所以我们对灵动微的未来充满信心!”

很多客户来灵动展位交流

声明:本文为原创文章,转载需注明作者、出处及原文链接,否则,本网站将保留追究其法律责任的权利

围观 9
43

该如何对8位以及32位的MCU进行选择?8位和32位MCU在功能上仍是互为辅助、各有千秋,这其中的诀窍就在于,需先了解什么样的应用适合什么样的MCU架构。

本文对比了8位MCU和32位MCU的使用案例,也可作为如何选择这两种MCU架构的指南使用。本文中大部分32位MCU的范例将关注ARM Cortex-M,Cortex-M在不同MCU供应商产品组合中表现得非常相似。鉴于8位MCU有很多种架构,所以很难对8位供应商产品进行类似的比较。为了便于进行比较,我们将使用广泛应用、易于理解的8051 架构,该架构深受嵌入式开发人员的青睐。

8位和32位MCU该如何选择?

有时,当我对比人们所熟知的事物(例如ARM和8051)时,感觉就像在物联网论坛上发出「《星际争霸战》比《星际大战》好看」的帖子一样,很快就能火起来。

事实上,ARM Cortex和8051哪个更好并不是个逻辑问题,就像是在问:吉他和钢琴哪个更好?真正要解决的问题应是哪种MCU能帮我更好地解决当下面临的问题。不同的任务需要使用不同的工具,我们的目的是要了解「如何才能更好地运用我们所拥有的工具」,包括8位和32位MCU。几乎可以肯定地说,那些简单回答「ARM更好」或「8051更好」的人各有其目的,他们也许正在试图销售某种产品。

对不同的设备进行比较,需要对其进行测量。有很多构建工具可供选择,我们尽量选择一些场景,我认为其能够进行最公平的比较,且最能代表开发人员的真实体验。

并非所有的MCU都是一样的

在开始对架构进行比较之前,要注意到并非所有生产的MCU都是一样的,这一点非常重要。如果将基于ARM Cortex-M0+处理器的现代MCU与30年前的8051 MCU进行对比,8051 MCU在性能对比上不会胜出。幸运的是,依然有许多供应商一直在对8位处理器持续投资。在许多应用中,8位内核能依然能够弥补M0+或M3内核不利的地方,甚至在一些方面性能更佳。

开发工具也很重要。现代嵌入式固件开发需要全功能IDE、现成的固件库、丰富的范例、完整的评估和入门套件以及助手应用以简化硬体设定、库管理和量产程式设计之类的工作。当MCU有了现代化的8位内核和开发环境后,在很多情况下,这样的MCU将超越基于ARM Cortex的类似MCU。

系统规模

一般性原则是,ARM Cortex-M内核更适用于较大的系统规模,而8051设备适用于较小的系统规模。中等规模的系统可以选择两种方式,这取决于系统要执行的任务。有必要注意一点,在大多数情况下,外设组合将会发挥重要的作用。如果需要3个UART、1个LCD控制器、4个时钟和2个ADC,你可能并不会在8位MCU上找到所有这些外设。

易用性vs成本和尺寸

对于中等规模的系统来说,使用任何一种架构都可以完成工作,需要权衡的是选择ARM内核带来的易用性,还是8051设备带来的成本和物理尺寸优势。ARM Cortex-M架构具有统一的存储映射模式,并且在所有常见编译器中支持完整的C99,这使得这种架构非常易于写固件。此外,还可得到一系列库和协力厂商代码。当然,这种易用性的代价就是成本。对于高复杂性、上市时间较短的应用或缺乏经验的固件开发人员来说,易用性是个重要因素。

尽管8位与32位组件相比有些成本上的优势,但真正的区别就在于成本级别。大家经常会发现具有2 KB/512 B(Flash/RAM)的小容量8位器件,而却很少见低于8 KB/2 KB的32位器件。在不需要很多资源的系统中,该范围的存储容量能够让系统开发人员获得显著降低成本的解决方案。因此,对成本极为敏感或仅需较小存储容量的应用会更倾向于选择8051解决方案。

通常,8位器件也具有物理尺寸上的优势。例如,某些MCU的32位QFN封装为4 mm×4 mm,而基于8051的8位器件的QFN封装可小至2 mm×2 mm。芯片级封装(CSP)的8位和32位架构之间的差异较小,但却使成本增加,且组装较难。对于空间严格受限的应用来说,通常需要选择8051 MCU来满足限制要求。

通用代码和RAM效率

8051 MCU成本较低的主要原因之一是,它通常比ARM Cortex-M内核更高效地使用Flash和RAM,这允许系统采用更少资源实现。系统越大,这种影响就越小。

但这种8位存储资源的优势并不总是如此,在某些情况下,ARM内核会像8051内核一样高效或比其更高效。例如:32位运算仅需要一条ARM设备指令,而在8051 MCU上则需要多条8位指令。显然,这种代码在ARM架构上有更高的执行效率。

ARM架构在Flash/RAM尺寸较小时的两个主要缺点是:代码空间效率和RAM使用的可预测性。首要也是最明显的问题是通用代码空间效率。8051内核使用1位组、2位组或3位组指令,而ARM内核使用2位组或4位组指令。通常情况下,8051指令更小,但这一优势因实际上花费许多时间而受到削弱,ARM内核比8051在一条指令下能做更多工作,32位运算就是这样一个范例。实践起来,指令宽度是能在8051上产生适度的更密集代码。

代码空间效率

在含有分散式访问变数的系统中,ARM架构的载入/存储架构通常比指令宽度更为重要。试想讯号量的实现,一个变数需要在代码周围的多个不同位置进行减量(分配)或者增量(释放)。ARM内核必须将变数载入到寄存器,对其进行操作并重新存储,这需要3条指令。另一方面,8051内核可以直接在记忆体位置上进行操作,且仅需1条指令。随着每次对变数完成工作量的增大,由于载入/存储而产生的消耗就变得微不足道。但对于每次仅完成一点工作的情况来说,载入/存储能产生重要影响,让8051获得明显的效率优势。

尽管讯号量在嵌入式软件中并非常见,但简单的计数器和标志讯号量却广泛应用于控制导向的应用中并起着相同的作用。许多常见的MCU代码都属于这一类型。

另一个原因是,ARM处理器比8051内核拥有更多的自由使用栈空间。通常情况下,8051设备针对每次函式呼叫仅在栈上存储返回位址(2位组),通常通过分配给栈的静态变数处理大量的任务。

在某些情况下,这会产生问题,因为这会造成函数预设不可重入。然而,这也意味着必须保留的栈空间很小,且完全可预测,这在RAM容量有限的MCU中至关重要。

架构细节

现在,我们来说基本情景。假设有基于ARM和基于8051的MCU各一个,配有所需的外设,那么对于较大的系统或需要重点考虑易用性的应用来说,ARM设备是更好的选择。如果首要考虑的是低成本/小尺寸,那么8051设备将是更好的选择。下面我们对于每种架构更擅长的应用进行更详细的分析,同时也划分出一般原则。

(1) 延时

两种架构的中断和函式呼叫延时存在很大差异,8051比ARM Cortex-M内核更快。此外,高级外设汇流排(APB)配备的外设也会影响延时,这是因为资料必须通过APB和AMBA高性能汇流排(AHB)传输。最后,当使用高频内核时钟时,许多基于Cortex-M的MCU需要分配APB时钟,这也增加了外设延时。

我做了1个简单的实验,实验中的中断是通过I/O引脚触发的。该中断对引脚发出一些信号,并根据引发中断的引脚更新标志。然后我测量了一些参数显示了32位的实现。

简单说明这个实验结果,8051内核在中断服务程式(ISR)进入和退出时显示出优势。但是,随着中断服务程式(ISR)越来越大和执行时间的增加,这些延迟将变得微不足道。和已有原则一致,系统越大,8051的优势越小。此外,如果中断服务程式(ISR)涉及到大量资料移转或大于8位的整数资料运算,中断服务程式(ISR)执行时间的优势将转向ARM内核。例如,一个采用新样本更新16位或32位移动平均的ADC ISR可能在ARM设备上执行得更快。

(2) 控制vs处理

8051内核的基本功能是控制代码,其中对于变数的访问是分散的,并且使用了许多控制逻辑(if、case等)。8051内核在处理8位资料时也是非常有效的,而ARM Cortex-M内核擅长资料处理和32位运算。此外,32位资料通道使得ARM MCU复制大包的资料更加有效,因为它每次可以移动4个位组,而8051每次仅能够移动1个位组。因此,那些主要把资料从一个地方移动到另一个地方(例如UART到CRC或者到USB)的流资料处理的应用更适合选择基于ARM处理器的系统。

这并不意味着有大量资料移动或32位运算的应用不应该选择8051内核完成。在许多情况下,其他方面的考虑将超过ARM内核的效率优势,或者说这种优势是不相关的。考虑使用UART到SPI桥接器,该应用花费大部分时间在外设之间复制资料,而ARM内核会更高效地完成该任务。

然而,这也是一个非常小的应用,可能小到足以放入一个仅有2 KB存储容量的器件就足够合适。尽管8051内核效率较低,但它仍然有足够的处理能力去处理该应用中的高资料速率。对于ARM设备来说,可用的额外周期可能处于空闲回圈或「WFI」(等待中断),等待下一个可用的资料片到来。在这种情况下,8051内核仍然最有意义,因为额外的CPU周期是微不足道的,而较小的Flash封装会节约成本。如果我们要利用额外的周期去做些有意义的工作,那么额外的效率将是至关重要的,且效率越高可能越有利于ARM内核。这个例子说明,清楚被开发系统所关注的环境中的各种架构优势是何等重要。做出这个最佳的决定是简单但却重要的一步。

(3) 指针

8051设备没有像ARM设备那样的统一的存储映射,而是对存取码(Flash)、IDATA(内部RAM)和XDATA(外部RAM)有不同的指令。为了生成高效的代码,8051代码的指标会说明它指向什么空间。然而,在某些情况下,使用通用指标可以指向任何空间,但是这种类型的指标是低效的访问。例如,将指标指向缓冲区并将该缓冲区资料输出到UART的函数。如果指标是XDATA指标,那么XDATA阵列能被发送到UART,但在代码空间中的阵列首先需要被复制到XDATA。通用指标能同时指向代码和XDATA空间,但速度较慢,并且需要更多的代码来访问。

专用区域指标在大多情况下能发挥作用,但是通用指标在编写使用情况未知的可重用代码时非常灵活。如果这种情况在应用中很常见,那么8051就失去了其效率优势。

(4) 通过选择完成工作

我已经注意到多次,运算倾向于选择ARM,而控制倾向于选择8051,但没有应用仅仅着眼于计算或控制。我们怎样才能表征广义上的应用,并计算出它的合适范围呢?让我们考虑一个由10%的32位计算、25%的控制代码和65%的一般代码构成的假定的应用,它不能明确地归于8位或32位类别。

这个应用也更注重代码空间而不是执行速度,因为它并不需要所有可用MIPS,并且必须为成本进行优化。成本比应用速度更为重要的事实在一般代码情形下将给8051内核带来微弱优势。此外,8051内核在控制代码中有中间等级的优势。ARM内核在32位计算上占上风,但是这并非是很多应用所考虑的。考虑到所有这些因素,这个特殊的应用选择8051内核更加合适。

如果进行细微的改变,假设该应用更关心执行速度而非成本,那么通用代码不会倾向于哪种架构,并且ARM内核在计算代码中全面占优势。在这种情况下,虽然有比计算更多的控制代码,但是总的结果将相当均衡。显然,在这个过程中有很多的评估,但是分解应用,然后评估每一元件的技术将?明并确保我们了解在哪种情况下哪种架构有更显著的优势。

功耗

当查阅资料手册时,很容易根据功耗资料得出哪个MCU更优的结论。虽然睡眠模式和工作模式电流性能在某些类型MCU上更优,但是这一评估可能会非常具有误导性。占空比(在每个电源模式上分别占用多少时间)将始终占据功耗的主导地位。除非两个器件的占空比相同,否则资料手册中的电流规格几乎是没有意义的。最适合应用需求的核心架构通常具有更低的功耗。

假设有一个系统,在设备被唤醒后添加一个16位ADC样本到移动平均,然后返回到休眠状态,直到获取下一个样本时才又被唤醒。该任务涉及到大量16位和32位计算。ARM设备将能够进行计算,并比8051设备更快返回到休眠状态,这会让系统功耗更低,即使8051具有更好的睡眠和工作模式电流。当然,如果进行的任务更适合8051设备,那么MCU功耗由于相同的原因而对系统有利。

8位或32位?我仍然不能决定!

如果考虑到所有这些变数后,仍然不清楚哪些MCU架构是最好的选择,会怎样?那好吧!这说明,它们都是很好的选择,你使用哪种体系结构并不是紧要的事情。如果没有明确的技术优势,那么过去的经验和个人喜好在你的MCU架构决定中也起到了很大的作用。

此外,你也可以利用这个机会去评估可能的未来项目,如果大多数未来专案更适合ARM设备,那么选择ARM,如果未来项目更侧重于降低成本和尺寸,那么就选择8051。

这到底意味着什么呢?

8位MCU仍然可以为嵌入式开发人员提供许多功能,并且越来越关注物联网。当开发人员开始设计时,重要的是确保从工具箱中获得合适的工具。虽然我还是很乐意把8051出售给可能更适合选择32位设备的客户,但是我不禁想象,如果开发人员仅仅花费1个小时思考就作出决定,那么他们的工作将会更加容易、最终的产品将会更好。

实际上的难题是,不能仅仅依赖于一些演示文件中的一两个要点,就得出选择MCU架构的结论。然而,一旦你有正确的资讯,并愿意花一点时间应用它,就不难作出最佳选择。(文章来源:新电子)

转自:嵌入式资讯精选

围观 12
54

【原创】华大半导体:“MCU今年出货3000万明年一个亿!”

demi的头像

作者:张国斌

12月20日,业界知名技术盛会ELEXCON2018深圳国际电子展在深圳会展中心1/2/9号馆隆重开幕,作为2018年收尾的技术盛会,ELEXCON2018透露出很多2019年嵌入式技术趋势信息,近日,某互联网大佬放言“2019年可能是过去十年中最差的一年,但却是未来十年最好的一年!” 对于硬件行业,如何看待2019年的趋势呢?

“我们的MCU产品今年全面展开,预计今年出货3000万!去年我们布局没有完成,出货只有300万左右,今年出货量翻了10倍!明年我们出货可以达到一个亿!”在专访全球IC设计公司排名第十的华大半导体时,华大半导体MCU事业部总经理谢文录博士兴奋地透露。“明年无线连接如Lora、智能门锁等会有大的起量,另外,在高速公路管理中会有新的技术需求,因此需求量很大,我们很乐观。”

1

页面

订阅 RSS - MCU