微控制器

微控制器(Microcontroller,简称MCU)是一种小型计算机系统,通常被用于嵌入式系统中,用于控制各种电子设备和系统。它是一种集成电路(IC),包含了处理器核心、内存、输入/输出引脚、定时器、计数器、串口通信和其他外设,用于执行特定的任务。

Holtek推出Arm® Cortex®-M0+核心的全新5V宽电压32-bit Flash微控制器HT32F502xx系列产品HT32F50220/30/31/41,最高运行速度为20 MHz,操作电压为2.5 V ~ 5.5 V单一电源,适合多种应用领域:例如安防应用、工业控制、智能家电、家庭自动化、健康医疗、电源系统等。

HOLTEK全新推出采用宽电压2.5V~5.5V供电,以Arm® Cortex®-M0+为核心的32-bit Flash微控制器HT32F502xx系列

HT32F502xx全系列的Flash容量为16 ~ 64 KB,SRAM的容量为4 ~ 8 KB,内置硬件除法器可提供更高运算效能;具备丰富的外设资源包括:12信道1 Msps SAR ADC、16信道16-bit PWM,并搭配多组高速外设如USART、UART、SPI、I2C、RTC等。此外,内建高精确度内部RC振荡器,提供20 MHz及32 kHz两种频率,具备外部晶体振荡器失效时自动切换为内部RC振荡器的安全机制,并提供多种电源管理模式、电源复位 (POR)、多级低电压检测 (LVD) 与掉电检测 (BOD) 等功能,确保系统运作的安全与稳定。

封装型式为28SOP、24/28SSOP、24/33QFN和44/48LQFP,GPIO引脚可达18 ~ 40。其中28SOP及44/48LQFP封装更具有独立电源引脚VDDIO,支持额外1.8 V ~ 5.5 V I/O工作电压,具备极佳资源与使用弹性。

开发平台除支持IAR、Keil等专业IDE厂商外,盛群提供自有低价学习板及开发工具包、ICE工具e-Link32 Pro、所有外设的驱动程序库与应用范例源代码及各种应用指南等,搭配Holtek ISP (In-System Programming)及IAP (In-Application Programming) 技术方案,可轻松升级韧体,能协助客户缩短产品开发时程。

来源:HOLTEK

围观 349

MAX32660和MAX32652基于低功耗Arm Cortex-M4,是可穿戴传感器和电池供电应用的理想选择

Maxim宣布推出超低功耗MAX32660和MAX32652微控制器,帮助物联网(IoT)传感器、环境传感器、智能手表、医疗/预防性健康可穿戴设备以及其他尺寸受限的设备延长电池寿命、增强功能。这些微控制器基于Arm® Cortex®-M4 FPU处理器核,针对功耗严格受限的高端应用设计。 Maxim的达尔文系列MCU结合了可穿戴电源管理技术,提供同等产品中最大存储容量,及业界最先进的嵌入式安全技术。

MAX32660技术细节: https://www.maximintegrated.com/cn/products/microcontrollers/MAX32660.html
MAX32652技术细节: https://www.maximintegrated.com/cn/products/microcontrollers/MAX32652.html
下载高清图片:
https://www.maximintegrated.com/content/dam/images/newsroom/2018/MAX3266...
下载MAX32660方框图:
https://www.maximintegrated.com/cn/products/microcontrollers/MAX32660.ht...
下载MAX32652 方框图: https://www.maximintegrated.com/cn/products/microcontrollers/MAX32652.ht...
了解更多Maxim达尔文系列MCU产品: https://www.maximintegrated.com/cn/products/microcontrollers/low-power-m...

MAX32660:以最小尺寸提供最强处理能力

对于需要为智能IoT应用设计更复杂算法的工程师来说,存储容量、器件尺寸、功耗和处理能力至关重要。现在的方案呈现出两个极端——拥有优异的功耗指标,但处理和存储能力有限;或者拥有强大的处理和存储能力,但功耗很大。MAX32660为设计者提供了最佳平衡,其既能访问足够的存储空间支持高级算法的运行,又能管理传感器 (256KB闪存和96KB SRAM) 。器件也拥有优异的功耗指标 (低至50uW/MHz)、极佳的小尺寸 (1.6mm x 1.6mm,WLP封装),提供高性价比。工程师现在能够构建更智能的传感器和系统,且尺寸更小、价格更低,同时拥有较长的电池寿命。

MAX32652:低功耗、可扩展存储器

随着IoT设备越来越智能,系统开始需要更多的存储器和附加的嵌入式处理器,这些器件不但昂贵且耗电大。MAX32652为设计者提供了替代方案,使其能够充分利用嵌入式微控制器的低功耗以及应用处理器的强大处理能力。MAX32652片上集成3MB闪存和1MB SRAM,工作频率高达120 MHz,为IoT设备提供高度集成的解决方案,能够实现更高的处理能力和智能化管理。集成高速外设,例如高速USB 2.0、安全数字(SD)存储卡和控制器、薄膜晶体管(TFT)显示屏以及完整的安全引擎,使MAX32652可以充当IoT设备的高级大脑,运行功耗极低。此外,器件能够通过HyperBus或XcellaBus从外部存储器执行代码,使得MAX32652可满足未来更多的设计需求,为设计者提供先进的可扩展存储器架构,满足智能设备日益增长的预期需求。

主要优势

• 超低功耗:最低功耗的有效模式,提供先进的电源管理;低功耗SRAM保持模式,延长电池寿命
• 高度集成:集成高速外设,包括SD存储卡和控制器、高速USB 2.0、TFT显示屏及外部存储器
• 安全性:充分利用业界最佳的Maxim安全工具箱,为IoT设备搭建安全传感器方案

评价

“这些微控制器提供了先进的功能,使设计者能够摆脱当前开发应用的局限。”Maxim Integrated微处理器与安全产品事业部总监Kris Ardis表示:“在过去,设计者必须优先考虑以下三个关键特性中的两个:更低功耗,更高性能或更低系统成本。而利用Maxim的低功耗微控制器,他们现在可以兼顾三者。”

供货及价格

MAX32660和MAX32652均可通过Maxim官网及特许经销商购买

提供MAX32660EVKIT#MAX32652EVKIT# 评估板,均可通过Maxim官网购买

围观 273

1.前言

近年来,嵌入式发展迅速,采用51单片机死循环的事件触发编程方式已逐渐不能满足企业对产品稳定性和安全性的要求。目前,嵌入式系统软件有VxWork、Linux、WinCE、μC/OS-II等,可出于成本和技术上的考虑,微控制器往往不会选取其进行设计。在实际应用中,往往会面临同时应付多外设、多任务的情况,则对它们的相互调度必不可少。时间触发嵌入式系统就是这样的简单实用的操作系统。

本文设计了基于AVR微控制器的时间触发多任务调度器并应用于实际。该调度器使用传递消息(message)的方式使得微控制器在多个任务及设备间切换。

2.AVR微控制器的结构特点

AVR是目前使用以该系列的ATmega128为例说明,它采用哈佛结构,RISC指令集、低功耗、片上资源丰富的特点,极大简化了外围电路,使系统更加稳定可靠。其特点为嵌入式系统设计提供了良好的硬件保证。

3.嵌入式两种触发方式的对比

在嵌入式系统中,通常采用两种本质上不同的调度方式:事件触发和时间触发。事件触发方式往往使用多级中断来实现,其发生时间具有随机性;而时间触发方式由一个全局时钟驱动,系统的行为在功能与时间上都是确定的,即具有可预测性。

3.1 事件触发方式存在的问题

嵌入式系统开发人员有一种中断事件绝不会丢失的错误观念,这往往给开发的产品带来灾难性的后果。中断事件丢失在实际应用中是一个不争的事实,产生的原因有多方面,但无外乎内因和外因两种。外因指嵌入式系统外产生的原因,这里主要指中断源信号丢失或过于频繁;而内因又可分为硬件原因和软件原因,硬件原因主要由所用嵌入式器件的中断嵌套能力所致,软件原因主要由开发者编程时对任务中断优先级设置错误以及任务处理不当所致。

例如,中断0是一个高优先级中断,而中断1是一个低优先级中断,则由高优先级中断激活的中断服务程序不能被低优先级的中断打断。于是,对第二个中断的响应将被延迟,甚至在一些情况下它有被完全忽略的可能。

如果多个中断源可能在“随机的”时间间隔产生中断,则中断响应可能被遗漏。实际上,在同时有几个有效的中断源的情况下,几乎不可能创建程序代码来正确地处理所有可能的中断组合。并且同时处理多个事件不但增加了系统复杂性,而且降低了系统在所有情况下的行为预测能力。至于使用效率,Metzner讨论并得出结论:一个包含27个任务、采用RM调度算法的事件触发系统,CPU的实际利用率仅为18%.

3.2 时间触发方式的优势

在该系统中,设计人员能够通过仔细安排可控的顺序,保证一次只处理一个事件。它的可预测性使其成为安全相关的系统的首选。

Kopetz首先提出:使用基于时间触发的合作式调度器会使得系统有非常好的可预测性。除可提高可靠性之外,使用该方式有助于减轻CPU的负荷及存储器的使用量。

4.时间触发嵌入式系统的设计

在该调度器中,定时器的设置被分离出来,并使之不依赖于编译器的数据类型以及处理器的位数,通过修改该部分可以轻松移植到多种硬件平台。系统整体方框图如图1所示:

基于AVR微控制器的时间触发多任务调度器的设计与应用

4.1 消息队列

消息队列是调度器的核心,它是用户自定义的数据类型,包括了每个任务所需要的信息。尽量将其存储在DATA区,以供快速存取。

对于基于时间触发的混合式调度器,使用如下的数据结构,对于每个任务存储器的开销仅为8个字节。即使是使用32位处理器,每个任务的开销也仅为14个字节。
基于AVR微控制器的时间触发多任务调度器的设计与应用
4.2 调度器定时器初始化函数

该函数用来产生驱动调度器的定时时标。

本文所选用AVR系列的ATmega128微控制器具有四个定时器(两个8位,两个16位),任一个都能用来驱动调度器,权衡考虑选用定时器0.

void SCH_Init_T0(void){逐个删除各个任务;停止定时器0;设置时间大小函数;使能定时器0方式;启动定时器0;}

注:在此期间不可开启总中断,即:SREG=0&TImes;80或SEI();调度器必须先设定一个默认的时间片,这并不是件简单的事。时间片过长会导致系统对交互行为的响应表现欠佳;时间片太短又会明显地增大调度器处理耗时,而留给任务运行的时间却很短。

根据笔者经验,一个较为可取的时间片是略大于一次典型的交互所需要的时间,使大多数进程在一个时间片内完成。经反复尝试,时间片选择在1~5ms之间执行效率较高,这样既可满足响应速度的要求又能把任务执行的时间降到最低。该时间与任务个数和任务运行时间均有关,具体大小视情况而定。

4.3 中断服务程序

建议该函数由CTC方式激活,当某任务需要运行时,使之处于就绪态等待被执行。该函数内容由具体任务而定。

4.4 调度器任务添加函数

该函数用来将任务添加到消息队列,以保证条件满足时被调用。

{定义静态变量i;循环判断任务队列是否有空间;若无,报错返回;否则,添加任务;}

4.5 调度函数

刷新函数虽然能够直接激活任务,但若直接运行,长任务将破坏时标中断,这意味着所有的系统定时都将受到严重影响,造成许多任务不能被调度。因此,为了在长任务存在的情况下使调度器的可靠性最大化,分离刷新和调度这两个操作是必要的。

时间触发嵌入式系统采用的是FCFS算法,为了提高系统的响应速度,必须要求DuraTIontask

void SCH_Dispatch_Tasks(void){定义静态变量i;如果运行标志位大于0,则执行该任务;该标志位清零;如果是单次任务,则将其删除;}

4.6 调度器任务删除函数

void SCH_Delete_Task(const uint8task_id){定义 静态返回值;若指针函数为空,返回空闲代码;否则,对其延迟、周期、状态等变量清零;返回代码;}

5.应用实验

以电磁炉系统为例,进一步介绍基于AVR微控制器的时间触发嵌入式系统的具体应用。

电磁炉系统是一个复杂的嵌入式系统,如图2所示,AVR要处理大量的外围设备,为便于开发,将整个程序按照硬件及功能进行模块划分,各个功能模块之间通过传递消息的方式来完成多任务的处理。

基于AVR微控制器的时间触发多任务调度器的设计与应用

针对该应用,可设计功能模块:MSGMap[],该数组由各个功能模块组成,具体子函数如表1所列,使用函数数组的方式可以增强程序的扩展能力。如果有新的外设,只需在这里添加对应的模块入口,并完成相应的模块就可以增加系统的功能。
基于AVR微控制器的时间触发多任务调度器的设计与应用

其中每个任务的运行周期间隔时间是程序中设定的参数(周期应为4ms的倍数),具体执行时间由AVR Studio测得,均应小于设定时间片4ms,否则应用将出错,需重新设定时间片大小或再次分割功能模块。其中看门狗处理任务是唯一的抢占式任务。

6.结论

实验表明,以AVR微控制器为核心的控制系统,外围扩展功能强大、开发较简单,结合以时间触发理念为内核的操作系统,设计时一次只为一个任务分配空间,每个任务的存储开销只有8个字节,采用由C语言与汇编混合式编程,简单、安全,可预测性强,尤其适用于对成本和稳定性均有要求的中小企业。随着嵌入式系统的发展,基于AVR的时间触发嵌入式系统必然有着广阔的应用前景。

转自: 畅学单片机

围观 387

同级最好的存储器和新图形处理功能让智能穿戴产品给用户更好的使用体验
先进的图形控制器为小的圆形显示器优化设计,提升像素处理效率
经过市场检验的节能架构,让应用设计拥有更丰富的功能和更长的电池续航时间

意法半导体(简称ST)推出最新的超低功耗微控制器,让每天与人们交互的智能电子产品更好用,电池续航时间更长。

新STM32L4+产品是新一代的STM32L4微控制器,运算性能提升到了150DMIPS(233 ULPMark-CP),最高运行频率达到120MHz,可用作健康手环、智能手表、小型医疗设备、智能表计、智能工业传感器等各种产品的中央控制器,这些应用设备都需要精密功能、快速响应、最短电池充电停机时间,这些要求使超高效的STM32L4+成为最理想的选择。

STM32L4+为应用设计人员取得如下目标提供所需的功能:强大的计算性能,同级最大的片上存储容量,实现流畅的用户体验所需的最先进的图形处理功能。新的Chrom-GRC™图形控制器可以像处理方形显示器(TFT-LCD)一样高效地处理圆形显示器,不会因为管理从不显示的像素而浪费存储器资源。片上还有意法半导体专有的创新的Chrom-ART Accelerator™图形性能提升技术。

意法半导体微控制器产品部总经理Michel Buffa表示:“我们预计智能产品将会无缝地融入我们的生活中,这些产品能够预见我们的需求,而无需我们过多的关注他们。利用意法半导体的同级最大的存储容量和超高效的图形处理功能,STM32L4+系列微控制器可实现功能更复杂、人机交互更流畅的新一类智能产品。”

STM32L4+系列产品为用户提供了资源丰富且经过市场检验的STM32开发生态系统,以帮助用户简化设计,缩短产品上市时间。开发生态系统包括价格亲民的原型开发板、例程、免费软件开发工具、高品质第三方软硬件和集成开发环境(IDE),这些都是ST 合作伙伴计划中的内容。先前为上一代STM32L4微控制器开发的应用软件,不用修改即可在新一代产品上运行,同时还能提升性能。

STM32L4+即日起量产,提供多种封装选择。产品详情联系当地意法半导体销售处。

编者注:

STM32微控制器出货量已经超30亿颗,从最小的传感器、植入医疗器械,到消费电子、白色家电、电动工具、 媒体装置、通信产品、计算机和工控设备,意法半导体的STM32被用于各种高科技产品。STM32L4+是STM32大家庭的最新成员。“L”代表意法半导体的超低功耗设计,确保芯片始终尽可能消耗最低的功耗。“4”代表高性能Arm®Cortex®-M处理器内核。“+”表示最新产品设计具有更高的计算性能、更大存储容量、更丰富的片上功能、更高效的高性能图形处理功能。

增强的存储器功能包括两个8线SPI端口,使其成为首个支持该接口的STM32产品,使用这两个单线/双线/四线/八线SPI或HyperBus™接口连接闪存或SRAM存储器,可以用较低的成本提高代码执行和数据存储速度。

新产品的先进节能技术经过STM32L全系验证,其中意法半导体独有的FlexPowerControl技术,当微控制器进入低功耗模式时,可以保护重要数据,例如,SRAM内容和I/O引脚状态。FlexPowerControl还提供数个独立的电源域和可编程的高精度时钟。其中,电源域确保功耗在每个电压调节和关断模式下都尽可能最低,可编程高精度时钟可以节省外部元器件,当低频率运行时最大限度降低功耗。此外,新产品还提供七个主要低功耗模式,每个模式下还有子模式选项,在低功耗、短启动时间、可用外设、可用唤醒源方面优化系统。在这些功耗模式中,关机模式将电流降至仅有20nA。STM32L全系产品还支持批处理模式,在主CPU关闭时,可在低功耗时高能效地采集并存储数据。

STM32L4+的片上大容量存储器包括640KB的SRAM,可以辅助高速运算性能,最大限度提升图形处理性能。此外,该系列产品还有高达2MB的双区闪存,为代码和数据提供强大的存储空间,以及高效的读写同步功能。片上闪存是当前超低功耗微控制器市场上容量最大的,还有丰富的纠错功能,适用于安全关键应用。

意法半导体独有的Chrom-ART Accelerator™ (DMA2D)技术可接管具有重复性的2D图形计算功能,让主CPU为其它重要任务释放更多资源。此项图形加速技术可以执行2D图形数据复制、图形透明和alpha-blending混合运算,以及像素格式转换,处理速度比主CPU快一倍。节省下来的CPU周期可分配给与图形运算同步进行的实时处理任务或用于处理更复杂的图效算法。

Chrom-GRC™图形存储管理器可让用户像处理方形显示器一样处理圆形显示器,将图形处理负荷降低20%。虽然圆形显示器与方形显示器的存储器管理方式相同,但是圆形显示器因处理不显示像素而浪费存储器空间,STM32L4+ Chrom-GRC只处理有效像素,更高效地管理存储器资源。

STM32L4+还有丰富的数字和模拟功能,其中包括USB Host、USB Device、USB OTG;17个定时器(用于电机控制等功能);数字通信接口(包括SPI、SAI、CAN);高速数字滤波器(用于信号处理)。

模拟外设包括高速模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)和高精度基准电压源、比较器。所有功能都是为在任何工作模式下最大化能效而设计,例如,在两次采样捕获间隔时关闭转换器。

STM32L4+系列产品还有高温版,最高工作温度达到125°C,可用于散热性能不好的密闭空间。

STM32L4+系列的生态系统让开发者能够以最佳成本效益的方式开发创意,释放新系列微控制器的全部潜力。生态系统包括价格亲民的灵活多变的144引脚 STM32L4+ Nucleo开发板(NUCLEO-L4R5ZI),这款板子有 Arduino™ Uno V3和ST morpho扩展接口,无探针调试。

STM32L4+探索套件(STM32L4R9I-DISCO) 的功能更丰富,用户在这块板子上可以开发并共享应用,板载24 bpp圆形LCD显示器(1.2英寸,390x390像素)、16-MbitPSRAM和512-Mbit 8线SPI闪存接口、MEMS麦克风和音频编解码器,在各种应用中提高音频性能。Arduino、Pmod™和STMod+接口为用户提供更多的扩展连接选择。

STM32L4+评估套件(STM32L4R9I-EVAL)是一整套演示开发平台,用于评估微控制器的全部外设和创建应用。

相关的嵌入式软件和开发工具基于意法半导体的经济且好用的STM32Cube平台,其中包括STM32CubeMX初始化代码生成器和有功耗计算功能的配置器、内容丰富的STM32CubeL4软件包。

产品详情访问 www.st.com/stm32l4-plus

围观 415

扩充16位MCU产品线,服务智能家居和工业市场

瑞萨电子株式会社的子公司瑞萨电子(中国)有限公司(以下简称“瑞萨电子”)宣布推出R7F0C205L、R7F0C206L、R7F0C206M、R7F0C207M和R7F0C208M等5款新产品,扩充其16位微控制器(MCU)产品线,进一步加强对触控式家电设备、智能楼宇、工业自动化和便携式设备应用的开发支持。嵌入式开发人员可以利用新产品在单芯片上同时集成用户界面(包括电容触控键、LED和LCD)和系统控制功能。

该新款MCU继承了RL78系列产品业界领先的低功耗和卓越的电磁兼容性(EMC)等强大性能。电容式触控应用的开发人员能以超低功耗、极低成本利用瑞萨电子最先进的第二代电容式触控技术。此外,嵌入式LCD和LED直接驱动功能,支持多样化的产品设计,并在整个产品线上规范了开发人员MCU平台。MCU还集成了用于驱动LED和LCD的高电流端口,可优化具有LED和LCD显示器的电容式触摸按键应用。新型MCU是瑞萨电子首款在单芯片上支持LCD和LED直接驱动的16位触控式MCU。该新品将以包括MCU、Workbench和图形用户界面(GUI)工具(HMI代码生成器)的解决方案交付,相关评估板和评估套件将另行提供。

新型电容触控 MCU的主要特性:

• 检测多达64个键,低电容触控按键待机电流,高电流端口直接驱动LED

新型MCU可支持复杂的用户界面要求,最多支持64个键。有助于降低添加触控面板时布线的复杂性,简化电路板设计,互感式按键配置可提高防水性能。电容式触控键在待机模式下的平均能耗仅为6微安(uA),可有效支持电池供电和其它具有低能耗要求的便携式设备。

MCU的内置大电流驱动端口可以直接驱动LED,适用于大多数LED显示屏和触控按钮控制LED显示应用。MCU还支持大部份通用接口。

• 可提供Workbench、软件和应用笔记,进一步缩短开发时间

通过使用瑞萨电子电容式触控键MCU中配置的Workbench自动校准工具,可以使用图形用户界面(GUI)更轻松、更快速地调整过去受不同电路板布局、跟踪图案、面板材料等因素影响而较难更改的灵敏度和其它设置。结合开发所需的软件和信息,包括应用注释、用户手册和参考软件,Workbench可与MCU样片及评估板一同使用,快速确认和评估系统操作,从而缩短开发时间。

• 电容式触控R7F0C208M评估套件通过IEC61000认证

目前已有三款电容式触控R7F0C208M评估套件通过IEC 61000-4-3和IEC61000-4-6抗噪声认证,即将向市场供应。

供货

新型解决方案以及可选参考板和评估板将于2018年2月供货。

该新型MCU包含64引脚、80引脚LQFP封装, 48 KB到128 KB闪存,支持消费类和工业类应用。其工业级产品可支持工业应用中复杂的人机界面(HMI)设计。

关于该新品的主要产品规格,请参阅以下规格表

R7F0C205L、R7F0C206L、R7F0C206M、R7F0C207M 和 R7F0C208M 微控制器产品规格

瑞萨电子推出新型超低功耗微控制器

瑞萨电子推出新型超低功耗微控制器

瑞萨电子推出新型超低功耗微控制器

瑞萨电子推出新型超低功耗微控制器

瑞萨电子推出新型超低功耗微控制器

瑞萨电子推出新型超低功耗微控制器

(注 1)参见 1.1 特性表中的 ROM 和 RAM 容量。
(注 2)8个键中断相当于1个外部中断源。
(注 3)如果执行指令代码 FFH 则会发生非法指令错误。在通过在线仿真器或片上调试仿真器进行仿真期间,不会发生因执行非法指令而产生复位。

围观 337

随着销售价格暴跌,微控制器公司正在寻找实现规模经济的新方法。

人们正在将微控制器用于各种各样的新型和远远更加复杂的计算任务,让它们从单独的芯片向着更加高度集成的器件发展,从而成为微处理器的有力竞争者。

微控制器单元(MCU/单片机)可以用于许多任务,从辅助驾驶和自动驾驶到智能卡。它们往往是各种互连设备的中心处理元件;而这些互连设备又正在逐渐形成物联网。实际上,如果没有 MCU,物联网能不能成功就不好说了。

重新定义MCU
图 1:MCU 需求正在健康地增长,但总体市场收入的增速却慢得多。来自 Semico Research

但这种普及性是有代价的。尽管 MCU 的市场机会在扩大,但平均售价却在大幅下挫。现在收回开发成本所需的出货量要比以前大得多,如果不做出一些重大改变,某些公司可能将难以继续在 MCU 领域实现盈利。

重新定义MCU
图 2:报告中 MCU 行业最大的增长来自于整合。来自 IC Insights

微控制器主要分为三种:8 位、16 位和 32 位。现在仍还有一些 4 位微控制器在使用,但很多 4 位微控制器客户要么已经迁移到了 8 位,要么就计划未来进行迁移。16 位 MCU 将会是下一个主流,这也更加昂贵。但 32 位 MCU 的售价降得如此之快,以至于大多数正考虑升级到 16 位的客户现在也在向更先进的芯片迁移了。

IC Insights 高级市场研究分析师 Rob Lineback 说:“今年,32 位的 ASP(平均销售价格)下降了 15%。我们看到 32 位的售价每年下降 7%(CAGR/年复合增长率)。16 位市场的 CAGR 是 -2%,8/4 位市场的也是 -2%。未来将可能出现 32 位微控制器的售价比 16 位微控制器还低的情况。这是纯粹的竞争和定价压力。物联网是其中一部分推动力。”

Semico Research 制造领域总经理 Joanne Itow 也看到了类似的趋势:“除了 DRAM 和 NAND,所有逻辑芯片市场的 ASP 现在情况都不好。微控制器市场的唯一一个大赢家是 ARM,因为它们掌控着内核、低功耗的 IP 和安全性。公司也可以自己开发所有这些东西,但使用 ARM 已有的要容易些。”

一样的问题,不同的策略

目前有两个相互矛盾的趋势在发展——ASP 在下降而复杂度在上升。这给 MCU 制造商带来了远远更大的压力,它们需要让自己的工艺和方法更有效率。

一种方法是利用这些器件中已有的东西,但目前很多公司都忽略了这种方法。“看看 TrustZone,其中很多功能都没用上。”西门子旗下 Mentor 的嵌入式软件部门的高级产品线经理 Andrew Caples 说,“你可以增加可靠性和创建内存分区,这样你可以只读或读写,但却并没有充分利用它。电源管理是另一个功能,在某些案例中这可能是产品表现好坏的决定性因素,因为这会影响电池寿命。这些 MCU 中有些具有超过 16 个低功耗状态,但从一个功耗状态迁移到下一个功耗状态是很复杂的。要利用这些功能,还需要在软件上投入远远更多思考。”

复杂度的增长已经在让 MCU 制造商向下一个工艺节点迁移了,这样就可以在同样尺寸的空间中集成更多内存、连接性和处理能力。这是摩尔定律在另一个不同市场的应用,而对 32 位 MCU 而言,当前的前沿节点是 40nm。公司们也正在研发 32/28nm 的版本。

Flex Logix 公司 CEO Geoffrey Tate 说:“问题是微控制器公司开发了数十种乃至数百种 SKU(stock-keeping unit),部分原因是分配给串行 I/O 的引脚各不相同。有些是 SPI(串行外设接口),有些是 UART(通用异步接收器/发送器)。或者它们以不同的方式提供硬件和绑定。但 40nm 的掩模成本会上升,所以数十种变体会消耗大量资金。需要一定数量的查找表才能编程一个串行 I/O。”

避开这个问题的一种方法是使用嵌入式 FPGA 为微控制器本身提升灵活度,这样这些器件就能满足各种不同市场的编程需求,而无需再为每种应用都开发一种新的 MCU。

第三种方法是做更加有效的验证,减少 MCU 设计流程的后端所需的时间量。

Cadence 的仿真、基于 FPGA 的原型设计和硬件/软件使能部门的产品管理和营销高级组长 Frank Schirrmeister 说:“这就是 Portable Stimulus 让人感兴趣的原因。它让我们可以更轻松地理解。这些 MCU 中有的正变得更像系统,所以有些微控制器大公司正在销售这些带有定制化软件开发的设计。这可以用于对其进行评估。”

一个设备,多种用途

所有这些方法都有助于将 MCU 变成一种可直接使用的器件,从而可以为垂直细分市场或特定应用快速定制化。但整个流程还需要进一步的简化。

ARM 的市场开发高级总监 Bill Neifert 说:“在 EDA 中,你对工具中的一些奇怪之处的容忍度更高。看看微控制器市场,却很不同,因为开发软件的人希望下载调试器和编译器并使其工作。他们的最终产品不是芯片。而是系统,他们需要能有效地解决他们的问题的东西。你提供的是一种尺寸缩减的带有大量功能和选项的器件,所以你需要满足每个人的需求,从最高级的用户到开发一次性产品的业余爱好者。同样的产品需要适用于他们所有人。”

关键是要在上市时间和成本与优化之间找到平衡。根据应用的不同,这种平衡也可能差异显著。

Semico 的 Itow 说:“对此有一些不同的方法。有些公司专为特定的应用设计,比如 IIoT。有些公司相信通用方法才是正确的方法,然后再围绕它进行定制。但显然这里存在各种不同的机会。所以即使我们正看到一些整合,我们也很有可能能看到新公司进入这一市场。”

真正有量的是物联网和消费电子市场,而 MCU 就是为这些细分市场量身定做的。它们包含了内存、处理、安全和通信技术,但所有这些都会比强大的 SoC 弱一点。

“过去大量微控制器最后都被用在了工业和汽车市场,这些市场有更长的销售周期。”Neifert 说,“现在我们看到它们越来越多地用在了消费电子市场,其中的内容需要是最新和最好的。随着销售给消费者的这类设备越来越多,你将需要快速的周转,这意味着同样的微控制器可能会有 10 种不同的应用方式,而且其中很多都取决于软件。”

其中有些会应用于之前从未存在过的系统,或用作系统的通用型附加组件,而不是架构的核心部分。

Microchip Technology 高级产品营销经理 Bill Hutchings 说:“有些通常与微处理器无关的更高性能的内核和时钟。所以看看传感器集成(sensor hub),通常会有一个预处理器,通常用作中间层微控制器。”

重新定义 MCU

过去几年来,微控制器之间的差异化因素是功能性。因此 32 位 MCU 比 8 位 MCU 的能力显著更强,因此价格也就更高。但随着公司向上迁移,现在它们也正在开发足以媲美低端微处理器产品线的器件。

但从历史上看,两者之间仍然还是存在显著的差异。微处理器组合性地使用了内部内存和外部内存,而传统上的 MCU 仅依赖于内部内存。这种情况正在开始改变,有些 MCU 提供了连接DRAM 或其它类型的外部内存的能力。

“如果你回到 15 年前,你找 100 位工程师,然后在他们面前放一个微控制器和一个微处理器,他们肯定能够分辨哪个是哪个。”Rambus 的杰出发明家 Steven Woo 说,“如果你今天还找到这同样 100 位工程师,就会出现很多争议了。摩尔定律是造成这种概念模糊的部分原因。在 die 上的晶体管数量更多了,你能使用这些晶体管所做的事情也更多了。”

伴随着更好的空间利用,我们也可以放入更多片上和片外内存。MCU 通常使用的是 DDR2 和闪存的组合。但因为各处的密度都增大了,DDR2 的内存大小已经增至了 2MB 之高,另外还有 2MB 这么高的嵌入式闪存。

“从至少 6 或 7 年开始,32 位产品线上的器件就已经有连接外部内存的能力了,但并没有太多器件利用了这一点。”意法半导体美洲地区微控制器产品经理 Stuart McLaren 说,“最近我们已经看到了这种情况(使用了系统组接口(system packet interface)),所以外部还有更多 NVM 来存储数据和代码。关键的变化是更多性能和更多功能。互连的应用会越来越多。而且随着它们变得互连,你会有与网关或云进行通信的节点。那至少需要一个简单的微控制器,可以收集一些传感器数据并将其聚合到一起。”

微控制器也在开始向云的上游移动。

“网关上运行着很多云服务,而且它们正做着更加先进的分析工作。”McLaren 说,“我们看到有用于图形处理的外部内存,通常是一个 1 帧或 2 帧缓冲区,你可以在这里渲染来自帧缓冲器的信息,然后刷新。我们也可以看到大量微控制器进入物联网的这三个领域——家庭和城市、智能工业、智能万物。每一种应用都有处理和安全的需求。它们也需要与真实工作的接口并且需要某种形式的连接,在很多案例中这种连接是 RF,但也可能是低功耗蓝牙或其它近场处理。而且它们需要管理电源,从可穿戴到工业应用都有可能。MCU 是物联网的核心。”

据 ARM 的 physical IP 工程副总裁 Dipesh Patel 说,MCU 也会在资产跟踪等新应用得到使用。“使用 32 位,你可以跟踪一个零部件的旅程,而且你可以让其完全安全,使用 8 位的话你永远不能做到这一点。MCU 正越来越复杂。在简单的层面上,你可以存储、处理和传输数据。但现在你可以做到更多,因为有更多内存了。”

他指出现在也有增加片上闪存的发展,尤其是因为有些更先进的设计正在向 40nm 乃至 28 nm 迁移。今天,大多数 MCU 都使用着老旧的工艺,有的甚至高达 350nm,但也有些更先进的 IoT 设计是用 65nm 和 40nm 工艺开发的。

大规模定制与利基

成本一直都是 MCU 的关键推动因素之一,尽管过去十年中使用它们的主要考虑因素是功率特征,因此我们很难找到没有微控制器的系统。但渐渐地,系统供应商也开始针对一些新任务设计 MCU,而就在几年之前,系统供应商还根本没考虑过这些任务。

“我们看到它们被用作完全集成的微处理器的伴随芯片,而且是用于安全应用。”Microchip 产品营销经理 Jeanette Wilson 说,“你也许需要做基本的身份认证,而微控制器可以被用作加固密钥(hardened key)的存储器。这需要与 ECC(椭圆曲线密码学)SoC 进行握手,你可以将其放入一个防篡改包中或将其用作熵源(entropy source)。你也可以添加加密/解密,这又是另一个层面的安全功能,并且具有单调的计数器以防止重放。这通常是通过软件完成的,但如果你将其做到硬件中,你就可以节省 8000 到 12000 行代码,而且从执行的角度看,这么做的速度也会更快。”

MCU 也正出现在扩展板卡上以及传感器旁边,这些传感器可以测量从运动到温度等各种各样的指标。

意法半导体的 McLaren 说:“我们以高达 400MHz 的频率运行它们,过去你只能在 MPU 上看到这种速度。而且我们还看到了一些微控制器本身也连接多个微控制器的案例,其中在主微控制器和其它微控制器之间可能有一个 API。”

总结

区分不同类型的逻辑器件的难度正越来越大,而且随着先进封装持续被用于更多设计,这个难度可能还会继续增大。

IC Insights 的 Lineback 说:“在 20 世纪 80 年代,MCU 就是片上系统(system on a chip)或片上计算机(computer on a chip),而且有时候人们直接就这么说。最终,定义这些类别的 WSTS(世界半导体贸易统计组织)会画上不同的界线。”

与此同时,MCU 供应商将竭尽全力提升它们的器件的价值并延缓价格下降的势头,因为降价趋势已经给这一行业带来了严峻的技术难题。它们将会给器件增加更多灵活性,或是减少当前所开发的器件的数量,还是更改这些器件的设计和验证方式?目前还不清楚。但 MCU 的重要性只会越来越大,所以这些问题也将需要得到解决。

原文链接:https://semiengineering.com/evolution-of-the-mcu/
来源:本文由电姬翻译自semiengineering,作者Ed Sperling。
转自:半导体行业观察

围观 267

恩智浦全新的3 x 3 x 0.9 mm 封装S08 MCU进一步扩展了其SU08 MC产品系列,以此满足市场对于微型8位MCU的广泛需求

恩智浦半导体宣布推出其最小的8位S08微控制器(MCU) - MC9S08PA4AVDC微控制器。这款产品采用全新封装,尺寸仅为3 x 3 x 0.9 mm,可在不增加BOM成本的前提下,助力攻克未来技术面临的PCB空间不断缩小的技术难题。MC9S08PA4AVDC可用于各种需要使用微型MCU的尺寸受限类应用,比如工业控制、BLDC电机控制和物联网(IoT)控制。

MC9S08PA4AVDC MCU的问世,丰富了恩智浦低成本、高性能HCS08系列8位微控制器阵容。这款新型MCU采用增强型HCS08中央处理器,并提供多种外设、存储器容量和产品类型。凭借8位S08内核,MC9S08PA4AVDC MCU工作在全温度范围内(工作电压范围为2.7V至5.5V)的总线频率高达20 MHz,在苛刻的工业和用户接口环境中具备更高的耐用性、灵活性和可靠性。此外,该MCU还将多达4KB闪存、128字节EEPROM和512字节RAM全部集成在单一芯片中。

恩智浦的S08微控制器(包括最新的MC9S08PA4AVDC)均可使用CodeWarrior作为独立开发工具(IDE),MC9S08PT60 塔式系统(TWR)是一款低成本的独立演示板,旨在演示MC9S08P系列的功能。它预置有演示程序,能够经济高效地快速实现产品评估和应用开发。

恩智浦正不断拓展8位MCU市场,这款采用全新微型封装的产品适时推出,势必能够帮助客户在开发新的解决方案时节省系统尺寸和BOM成本。

产品定价和上市时间

MC9S08PA4AVDC MCU现已上市。如需了解更多信息,请访问www.nxp.com/s08p

围观 283

中央处理器是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心,它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。主要包括运算器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。它与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。

目前,嵌入式处理器的高端产品有:Advanced RISC Machines公司的ARM、Silicon Graphics公司的MIPS、IBM和Motorola的Power PC 、Intel的X86和i960芯片、AMD的Am386EM、Hitachi的SH RISC芯片;掌上电脑的处理器有六类处理器,分别是:英特尔的PXA系列处理器、MIPS处理器、StrongARM系列处理器、日立SH3处理器、摩托罗拉龙珠系列处理器和德州仪器OMAP系列处理器。

微处理器和微控制器区别所在

微处理器和微控制器的区别,这样的区别主要集中在硬件结构、应用领域和指令集特征三个方面:

其一,硬件结构。微处理器是一个单芯片CPU,而微控制器则在一块集成电路芯片中集成了CPU和其他电路,构成了一个完整的微型计算机系统。除了CPU,微控制器还包括RAM、ROM、一个串行接口、一个并行接口,计时器和中断调度电路。虽然片上RAM的容量比普通微型计算机系统还要小,但是这并未限制微控制器的使用。在后面可以了解到,微控制器的应用范围非常广泛。其中,微控制器的一个重要的特征是内建的中断系统。作为面向控制的设备,微控制器经常要实时响应外界的激励。

其二,应用领域。微处理器通常作为微型计算机系统中的CPU使用,其设计正是针对这样的应用,这也是微处理器的优势所在。然而,微控制器通常用于面向控制的应用,系统设计追求小型化,尽可能减少元器件数量。在过去,这些应用通常需要用数十个甚至数百个数字集成电路来实现。使用微控制器可以减少元器件的使用数量,只需一个微控制器、少量的外部元件和存储在ROM中的控制程序就能够实现同样的功能。微控制器适用于那些以极少的元件实现对输入/输出设备进行控制的场合,而微处理器适用于计算机系统中进行信息处理。

其三,指令集特征。由于应用场合不同,微控制器和微处理器的指令集也有所不同。微处理器的指令集增强了处理功能,使其拥有强大的寻址模式和适于操作大规模数据的指令。微处理器的指令可以对半字节、字节、字,甚至双字进行操作。通过使用地址指针和地址偏移,微处理器提供了可以访问大批数据的寻址模式。自增和自减模式使得以字节、字或双字为单位访问数据变得非常容易。另外,微处理器还具有其他的特点,如用户程序中无法使用特权指 令等。

微控制器的指令集适用于输入/输出控制。许多输入/输出的接口是单/位的。例如,电磁铁控制着马达的开关,而电磁铁由一个1位的输出端口控制。微控制器具有设置和清除单位的指令,也能执行其他面向位的操作,如对“位”进行逻辑与、或和异或的运算,根据标志位跳转等。很少有微处理器具备这些强大的位操作能力,因为设计者在设计微处理器时,仅考虑以字节或更大的单位来操作数据。

DSP芯片分类以及特点

数字信号处理器里的CPU是专门设计用来极快地进行离散时间信号处理计算的,比如那些需要进行音频和视频通信的场合。特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器,其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求,DSP芯片一般具有如下主要特点:

(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法;
(2)程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据;
(3)片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问;
(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持;
(5)快速的中断处理和硬件I/O支持;
(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器;
(7)可以并行执行多个操作;
(8)支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

当然,与通用微处理器相比,DSP芯片的其他通用功能相对较弱些,DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,广泛采用流水线操作,提供特殊的DSP指令,可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。DSP芯片可以按照下列三种方式进行分类。

1.按基础特性分

这是根据DSP芯片的工作时钟和指令类型来分类的。如果在某时钟频率范围内的任何时钟频率上,DSP芯片都能正常工作,除计算速度有变化外,没有性能的下降,这类DSP芯片一般称为静态DSP芯片。如果有两种或两种以上的DSP芯片,它们的指令集和相应的机器代码机管脚结构相互兼容,则这类DSP芯片称为一致性DSP芯片。例如,美国TI公司的TMS320C54X就属于这一类。

2.按数据格式分

这是根据DSP芯片工作的数据格式来分类的。数据以定点格式工作的DSP 芯片称为定点DSP芯片,如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列,ADI公司的 ADSP21XX系列,AT&T公司的DSP16/16A,Motolora公司的MC56000等。以浮点格式工作的称为浮点DSP芯片,如 TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X,ADI公司的ADSP21XXX系列,AT&T公司的DSP32/32C,Motolora公司的 MC96002等。

不同浮点DSP芯片所采用的浮点格式不完全一样,有的DSP芯片采用自定义的浮点格式,如TMS320C3X,而有的DSP芯片则采用IEEE的标准浮点格式,如Motorola公司的MC96002、FUJITSU公司的 MB86232和ZORAN公司的ZR35325等。

3.按用途分

按照DSP的用途来分,可分为通用型DSP芯片和专用型DSP芯片。通用型DSP芯片适合普通的DSP应用,如TI公司的一系列DSP芯片属于通用型DSP芯片。专用DSP芯片是为特定的DSP运算而设计的,更适合特殊的运算,如数字滤波、卷积和FFT,如Motorola公司的DSP56200,Zoran公司的ZR34881,Inmos公司的IMSA100等就属于专用型DSP芯片。

来源:电子发烧友

围观 378

能同电脑的性能是天渊之别的,无论从空间资源上、内存资源、工作频率,都是无法与之比较的。PC 机编程基本上不用考虑空间的占用、内存的占用的问题,最终目的就是实现功能就可以了。对于单片机来说就截然不同了,一般的单片机的Flash 和Ram 的资源是以KB 来衡量的,可想而知,单片机的资源是少得可怜,为此我们必须想法设法榨尽其所有资源,将它的性能发挥到最佳,程序设计时必须遵循以下几点进行优化:

1.使用尽量小的数据类型

能用unsiged就不用signed;
能用char就不用int;
能不用floating就不用。
能用位操作不用算数。

2.使用自加、自减指令

通常使用自加、自减指令和复合赋值表达式(如a-=1 及a+=1 等)都能够生成高质量的程序代码,编译器通常都能够生成inc 和dec 之类的指令,而使用a=a+1 或a=a-1 之类的指令,有很多C 编译器都会生成二到三个字节的指令。

3.减少运算的强度

可以使用运算量小但功能相同的表达式替换原来复杂的的表达式。

(1) 求余运算

N= N %8 可以改为N = N &7

说明:位操作只需一个指令周期即可完成,而大部分的C 编译器的“%”运算均是调用子程序来完成,代码长、执行速度慢。通常,只要求是求2n 方的余数,均可使用位操作的方法来代替。

(2) 平方运算

N=Pow(3,2) 可以改为N=3*3

说明:在有内置硬件乘法器的单片机中(如51 系列),乘法运算比求平方运算快得多, 因为浮点数的求平方是通过调用子程序来实现的,乘法运算的子程序比平方运算的子程序代码短,执行速度快。

(3) 用位移代替乘法除法

N=M*8 可以改为N=M<<3
N=M/8 可以改为N=M>>3

说明:通常如果需要乘以或除以2n,都可以用移位的方法代替。如果乘以2n,都可以生成左移的代码,而乘以其它的整数或除以任何数,均调用乘除法子程序。用移位的方法得到代码比调用乘除法子程序生成的代码效率高。实际上,只要是乘以或除以一个整数,均可以用移位的方法得到结果。

如N=M*9可以改为N=(M<<3)+M;

(4) 自加自减的区别

例如我们平时使用的延时函数都是通过采用自加的方式来实现。

void DelayNms(UINT16 t)
{
UINT16 i,j;
for(i=0;i
define MAX(A,B) {(A)>(B)?(A):(B)}

说明:函数和宏函数的区别就在于,宏函数占用了大量的空间,而函数占用了时间。大家要知道的是,函数调用是要使用系统的栈来保存数据的,如果编译器里有栈检查选项,一般在函数的头会嵌入一些汇编语句对当前栈进行检查;同时,cpu 也要在函数调用时保存和恢复当前的现场,进行压栈和弹栈操作,所以,函数调用需要一些cpu 时间。而宏函数不存在这个问题。宏函数仅仅作为预先写好的代码嵌入到当前程序,不会产生函数调用,所以仅仅是占用了空间,在频繁调用同一个宏函数的时候,该现象尤其突出。

1.适当地使用算法

假如有一道算术题,求1~100 的和。

作为程序员的我们会毫不犹豫地点击键盘写出以下的计算方法:

UINT16 Sum(void)
{
UINT8 i,s;
for(i=1;i<=100;i++)
{
s+=i;
}
return s;
}

很明显大家都会想到这种方法,但是效率方面并不如意,我们需要动脑筋,就是采用数学算法解决问题,使计算效率提升一个级别。

UINT16 Sum(void)
{
UINT16 s;
s=(100 *(100+1))>>1;
return s;
}

结果很明显,同样的结果不同的计算方法,运行效率会有大大不同,所以我们需要最大限度地通过数学的方法提高程序的执行效率。

2.用指针代替数组

在许多种情况下,可以用指针运算代替数组索引,这样做常常能产生又快又短的代码。与数组索引相比,指针一般能使代码速度更快,占用空间更少。使用多维数组时差异更明显。下面的代码作用是相同的,但是效率不一样。

UINT8 szArrayA[64];
UINT8 szArrayB[64];
UINT8 i;
UINT8 *p=szArray;
for(i=0;i<64;i++)szArrayB[i]=szArrayA[i];
for(i=0;i<64;i++)szArrayB[i]=*p++;

指针方法的优点是,szArrayA 的地址装入指针p 后,在每次循环中只需对p 增量操作。在数组索引方法中,每次循环中都必须进行基于i 值求数组下标的复杂运算。

3.强制转换

C 语言精髓第一精髓就是指针的使用,第二精髓就是强制转换的使用,恰当地利用指针和强制转换不但可以提供程序效率,而且使程序更加之简洁,由于强制转换在C 语言编程中占有重要的地位,下面将已五个比较典型的例子作为讲解。

例子1:将带符号字节整型转换为无符号字节整型

UINT8 a=0;
INT8 b=-3;
a=(UINT8)b;

例子2:在大端模式下(8051 系列单片机是大端模式),将数组a[2]转化为无符号16 位整型值。

方法1:采用位移方法。

UINT8 a[2]={0x12,0x34};
UINT16 b=0;
b=(a[0]<<8)|a[1];

结果:b=0x1234

方法2:强制类型转换。

UINT8 a[2]={0x12,0x34};

UINT16 b=0;

b= (UINT16 )a; //强制转换

结果:b=0x1234

例子3:保存结构体数据内容。

方法1:逐个保存。

typedef struct _ST
{
UINT8 a;
UINT8 b;
UINT8 c;
UINT8 d;
UINT8 e;
}ST;
ST s;
UINT8 a[5]={0};
s.a=1;
s.b=2;
s.c=3;
s.d=4;
s.e=5;
a[0]=s.a;
a[1]=s.b;
a[2]=s.c;
a[3]=s.d;
a[4]=s.e;

结果:数组a 存储的内容是1、2、3、4、5。

方法2:强制类型转换。

typedef struct _ST
{
UINT8 a;
UINT8 b;
UINT8 c;
UINT8 d;
UINT8 e;
}ST;
ST s;
UINT8 a[5]={0};
UINT8 p=(UINT8 )&s;//强制转换
UINT8 i=0;
s.a=1;
s.b=2;
s.c=3;
s.d=4;
s.e=5;
for(i=0;i

define Perror(FUN) printf(“Err:%s %s %d: %s\n”, FILE, func,LINE,FUN) 类linux的perror函数实现,这里加了出错的文件位置,所在函数,引发出错调用的函数FUN。

宏中#和##的用法
define STR(s) #s
define CONS(a, b) int(a##e##b)
printf(STR(vck));//输出vck
printf(“%d\n”, CONS(2,3));//2e3 输出2000

来源:玩转单片机

围观 415

微控制器(MCU)为半导体行业最为重要的一个产业链之一,近年来愈发受到关注。2016年的MCU行业也是新闻不断,令人出乎意料的收购也是很多。小编在本文中将和大家一起来回顾2016年MCU行业的变化,一起展望2017年MCU的行业发展方向。

亚太地区市场潜力巨大,汽车电子已成兵家必争之地

1

IC Insight已经给出了2016全年的半导体销售TOP2,因为本文主要是做MCU的行业分析,因此抛去晶圆厂TSMC、Global Foundries0和UMC,再抛去内存厂商SK Hynix和Micron,然后抛去专门做消费电子处理器的厂商Intel、Qualcomm、Apple、Sony、Toshiba和Ncidia,前20大半导体厂商中MCU厂商排名为Broadcom、TI、Toshiba、NXP、MTK、Infineon、ST、Renesas、ONSemi这9家。在这几家之中,MTK的年增长率最高,达到了29%,然而也主要是得益于其在手机平板市场上的应用广泛,在微控制器市场主要是集中在开源应用中。其余的微控制器厂商中,排名也在情理之中,并未有出人意料的增长。

因此2016年微控制器厂商的大概排名应该为Broadcom、TI、NXP、Infienon、ST、Renesas、ONSemi。然而其实从通用微控制器的产品线收益来看的话,排名未必如此准确。

2

上图是从IHS iSuppli 在2016年3月21号提供的 通用微控制器厂商的2015年市场排名。可见其实Renesas和Microchip是最大赢家,虽然2016年的数据IHS尚未公布,大胆臆测一下应该还是这两家拔得头筹。两家同为汽车电子半导体行业的龙头老大,而从2015到2016以来汽车电子市场增长迅速,因此这两家的2016年微控制器产品线的收益必然十分可观。

前几年MCU厂商一窝蜂地冲向物联网,而现在看来汽车电子的投入回报比似乎更加可观。

3

上表为2015~2017年全球各地区半导体市场规模及增长率情况,可见亚洲市场车增长率为1.4个百分点,并不如美国2.3个百分点高。美国还是最大的半导体市场,但是单独从汽车电子行业来看,根据下图中IC Insights的数据来看,亚太市场增速最为迅猛,超过美国4个多百分点。

4

因此其实对于MCU厂商而言,亚太市场(尤其是中国)和美国市场将会是其在2017大施拳脚的重点区域。

预测2017年,汽车电子和物联网仍然将是微控制器厂商的必争之地,MCU厂商将持续加投亚洲市场。

物联网给MCU提出了更高的安全要求

伴随着物联网的汹涌来袭,安全问题愈发地引起人们关注。为了守护物联网应用产品的资讯安全及功能安全,产品制造商可以导入四大类防护机制,分别是加密记忆体、具备安全防护功能的韧体、在MCU程式码中加入加密函式库或采用专门的安全MCU来扮演安全元件(Secure Element)。就安全防护能力来说,安全MCU的防护等级最强,对绝大多数软/硬体骇客攻击手法都有对应的防御能力。但对产品制造商而言,因为要导入额外的晶片与韧体,因此必须投入对应的成本跟开发资源,形成一定的导入障碍。 安全MCU的概念已经成为厂商在进行系统设计时选型的重要考虑因素。

针对安全这一行业需求,MCU厂商纷纷推出了自家的安全MCU产品,而令人意外的是IP厂商ARM也推出了新一代的安全微控制器架构Cortex-M23和Cortex-M33。网路安全厂商Fortinet日前公布针对2017年网路威胁的趋势预测。当中也提及,如果物联网装置的制造商无法让设备变得更安全,一旦消费者对安全有所疑虑而不愿购买产品时,则可能会对数位经济造成毁灭性的冲击,而为因应联网装置的安全需求,未来安全MCU的需求也可望大幅提升。

譬如意法半导体近期针对物联网安全亦提供一系列的STSAFE解决方案。

STSAFE是安全验证晶片产品系列,为资讯安全市场提供统包式解决方案。其产品家族包含STSAFE-A(适用于小型设备或节点,如印表机、手机配件等)、STSAFE-J(适用于闸道器,如智慧电网集中器)与STSAFE-TPM(适用于电脑或伺服器)。其中高整合度的STSAFE-A统包解决方案,包含MCU芯片、嵌入式软体、开发工具与主控端函式库(Host Library),可大幅降低为物联网应用导入高强度安全防护机制所需投入的资源。

除了ST之外,TI也在安全MCU方面耕耘多年,自家的Hercules在业界也是以高安全度出名。

5

众所周知,目前最为常见的微控制器皆采用ARM Cortex-M系列的架构,此架构本事并没有安全机制。因此之前为了实现安全,厂商都会单独设计安全部分。然而ARM也意识到了安全对于微控制器的重要性,因此在最近推出了M23和M33架构。新架构采用ARM V8-A指令集,将TrustZone技术纳入其中。可以实现对目前的Cortex-M0、M0+、M3和M4系列产品的安全升级。所以在未来,像ST这种单独一个安全MCU的市场,也会被新架构自带的安全功能所替代一部分。针对安全的实现方法有多种,还是要看厂商的选择。但是不管怎么说,安全已经是MCU厂商的重点。

低功耗广域射频MCU前景广阔

这个有趣,不得不说是2016年的MCU市场的新鲜气象。早先MCU厂商都看到了射频的重要应用,因此纷纷推出了WiFi、Bluetooth和BLE集成的MCU,我们可以将其定义为射频MCU。射频MCU的厂商和知名产品我们就不说了,大家都知道SilpleLink、Gecko、Wiced等品牌。2016年,低功耗广域网络受到了市场的热烈追捧,因为传统WiFi和蓝牙不能满足远距离无线传输的需求,因此NB-IoT、ZigBee、LoRa和Sub-1GHz等新名词层出不穷,个个都要统治世界,轰炸的我们眼前一片黑,不明白到底谁才是真实的市场刚需。

6

不过有些MCU厂商看的比较准,已经推出了低功耗广域协议集成的射频MCU。

比如TI的CC1310和CC1350,将Sub-1GHz和2.4GHz集成进去,实现了双频MCU。全新SimpleLink Sub-1 GHz CC1310和CC1350无线微控制器(MCU)可为楼宇和工厂自动化、警报与安全、智能电网及无线传感器网络应用提供长达20年的电池使用寿命,连接范围扩展至20公里。

SiliconLabs在2016年也推出了集成低功耗广域的SoC,譬如同时支持Thread和ZigBee的Mighty Gecko(EFR32MG)和同时支持2.4G和SUb-GHz的双频FlexGecko(EFR32FG)。新的FlexGecko和CC1350则是完全针对同一市场需求,不知道厂商会买哪家的账?

或许明年microchip会将LoRa集成到MCU中来?这样集成的方案不像是它们的路子,不过也未尝不是某些客户热切期盼的一种产品。

受限于篇幅,其余电机驱动MCU等就先不介绍了。

7

RISC-V:新希望?新王者?玩概念?

你要是还不知道RISC-V,应该就不算是一个合格的嵌入式从业者了。RISC-V在这一年被炒的很火很火,有的人认为RISC-V将把ARM架构干的屁股尿流,有人说RISC-V比Cortex-M更加适合物联网应用,有的人还说RISC-V是中国半导体行业救命稻草,还有人则认为这就是一种小众玩家玩概念、成不了气候。

本文不会对其进行任何评判,一来吹嘘赚眼球确实不是21ic求真务实的本心,而来受限于小编自身高度也无法进行妄断。但是要说起2016年的MCU行业的那些事,我认为RISC-V是不可避开的,不得不说道说道。

8

先简单介绍下,据维基:RISC-V is an open-source instruction set architecture (ISA) based on established reduced instruction set computing (RISC) principles. 即基于RISC的开源指令集架构。

要讲到指令集架构(ISA),你可能知道x86、ARM和MIPS,但是如果你想自己不通过现有指令集制造一个CPU来玩玩,你必须实现从架构设计到编译器的撰写、以及Linux的移植等等。而RISC-V已经帮你解决了这些,你只需直接套用即可。

所以很明显你可以知道业界兴奋的第一个点在哪里了。开源的,所以无需授权费,所以交授权费的厂商们自然内心殷切期待着其成长。RISC-V是由 UC Berkeley 所发展的开源 ISA,具有大约 100 个指令,并且提供 16、32、64、128 等多种记忆体定址方式,更酷的事情是,RISC-V 已经具有 Linux、GCC、LLVM、Yocto 等软体支援,也就是说,任何人都可以基于 RISC-V 制作属于自己的 CPU,并且可以快速移植 Linux 上去。

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听起来很棒,那么效能如何呢? 为了确认 RISC-V 的效能,UC Berkeley 设计出了一颗名为 Rocket 的 CPU,并选用了和 ARM Cortex-A5 相同的製成,由官方 资讯 来看,RISC-V 除了晶片面积较小以外,运算速度也比较快,更重要的事情是,功耗更低,由此可见 RISC-V 有挑战行动领域的王者 ARM 的潜力。

下表是Rocket和Cortex-A5的对比:

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RISC-V最近新闻比较多,目前MicroSemi已经宣布成为第一家将RISC-V加入到FPGA中的公司;三星也正在研发基于RISC-V的自主32位CPU,目标是物联网和可穿戴市场。目前SiFive已推出基于台积电0.18微米与28奈米制程的微控制器(MCU)与微处理器SoC平台。另外不少创客团队也已经开始众筹以RISC-V为指令集的开源开发板。

RISC-V确实给予现在的微控制器和处理器市场更多可能,更低门槛,绝对是2016年最为有意义的一项革新。

中国芯

上文中已经提及,有国内从业者认为RISC-V是中国芯翻盘的重要机遇,一定要抓紧抓牢。小编就最后汇总一下中国芯2016年的几大事件,作为我们本文的结篇。

海思自主研发移动设备芯片海思麒麟960发布,Mate 9系列成为首批搭载麒麟960芯片的手机。明年或许有望冲进全球前20强半导体厂商(without Foundry)。

龙芯中科龙芯3A3000四核处理器芯片成功完成流片,成为当今国产最强芯。

然后就是京微雅格的倒闭传言。FPGA的重要性无需多言,发展自主知识产权的FPGA在整个国家战略上都具有重大意义。因此京微雅格的倒闭传言实在是令无数中国半导体行业从业者痛心,目前京微雅格的前途叵测,尽管如此我们还是期望其核心团队能够顶住压力,继续研发。

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另一个重大的消息就是兆易创新(GD32)的重组上市,这也是引起了业界的轰动。上市归上市,公司的研发动作也很快,最近推出基于ARM Cortex-M4内核的GD32F450系列高性能微控制器,并以200MHz的工作主频在业界首次将ARM Cortex-M4内核的处理能力发挥到极致。从型号命名上大家应该能看出来,这不再是一款追随STM32的产品,这对于GD32来说也是重要的进步。其余国产MCU厂商中,纳瓦特与国际一线大厂一同第一时间拿下Cortex-M23和33的授权,也展现了国产MCU厂商的积极研发态度;北京君正连环收购,也体现了国产MIPS SoC的实力...

本篇只言片语,恐难以偏概全。2016年,ARM被软银收购,高通把NXP又吞了,川普也翩翩上台了...小编预测,明年半导体行业收购不会停,不过MCU厂商基本应该已成定局,不会有过大调整。RISC-V对于国产芯肯定是一个机会,不过到底谁能不能抓住呢?

来源:21ic中国电子网

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