低成本和更快的面市時(shí)間一直是嵌入式產(chǎn)品生產(chǎn)商的不懈追求，在此需求下，高性價(jià)比、高集成度、高度靈活的微處理器解決方案可以說扮演著重要的角色，這些高度靈活的微處理器能幫助終端產(chǎn)品在性能、價(jià)格競爭日益激烈的市場(chǎng)環(huán)境中脫穎而出。
更高的集成度和更豐富的外設(shè)
集成度的提高將帶來更豐富的功能、更小的封裝尺寸，還可以有效的降低系統(tǒng)功耗，簡化工程師的設(shè)計(jì)。隨著對(duì)集成度更高的要求，微處理器片上不但要集成高性能內(nèi)核、大容量內(nèi)存、大量靈活的I/O和外設(shè)接口，還可能要有加密、定時(shí)和系統(tǒng)保護(hù)等高級(jí)功能模塊。
例如，飛思卡爾半導(dǎo)體公司的ColdFire系列32位微處理器具有100%的模塊化架構(gòu)，因此更易于與存儲(chǔ)器、系統(tǒng)模塊和通信外設(shè)相集成，從而有效提高了芯片的集成度，且更容易適應(yīng)新的加工工藝。如圖1 所示，基于ColdFire V1內(nèi)核的MCF51JM128器件除了集成16KB SRAM，還具有高達(dá)128KB的片上閃存，使用戶在各種實(shí)際環(huán)境中都可以充分利用在線編程功能。有效的利用片上存儲(chǔ)器能使工程師不需要再用損失性能的代價(jià)去換取更低的系統(tǒng)成本。
圖1 MCF51JM128頂層方框圖
此外，根據(jù)系統(tǒng)的性能需求，USB、I2C和SPI接口等外設(shè)都已能夠集成于單芯片之上。例如，針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化和控制應(yīng)用的微處理器需要集成控制器局域網(wǎng)(CAN)模塊，而對(duì)于尋求靈活的USB連接的開發(fā)人員，集成的USB控制器大大簡化了設(shè)計(jì)復(fù)雜度。以MCF51JM128為例，它具有一個(gè)集成的USB控制器，支持USB 2.0全速主機(jī)、設(shè)備和On-The-Go(OTG)的配置，可以讓各種應(yīng)用實(shí)現(xiàn)通用的、經(jīng)濟(jì)型即插即用連接。
出色的低功耗特性
低功耗設(shè)計(jì)的需求已經(jīng)從傳統(tǒng)的便攜式產(chǎn)品逐漸向各類應(yīng)用不斷蔓延，微控制器除了本身的功耗，往往還擔(dān)負(fù)著對(duì)于其他組件功耗控制的功能。
在低功耗性能方面，飛思卡爾的MCF51JM128共有四種低功耗模式，能在低功耗的狀態(tài)下繼續(xù)執(zhí)行采樣功能，有助于降低系統(tǒng)總功耗。如表1所示，F(xiàn)lexis系列的首款產(chǎn)品QE128(MC9S08QE128 和MCF51QE128)除了正常工作模式還有以下五種節(jié)能模式。
表1 QE128的五種節(jié)能模式
●與普通運(yùn)行模式相比，低功耗運(yùn)行模式將穩(wěn)壓器設(shè)置為待機(jī)狀態(tài)，從而節(jié)省更多的電能。
●在等待模式下，中央處理器(CPU)將關(guān)閉。等待模式根據(jù)總線頻率的不同可以比運(yùn)行模式節(jié)省30%～60%的電流?？偩€頻率越高，電能節(jié)省的幅度就越大。
●用戶只能由低功耗運(yùn)行模式進(jìn)入低功耗等待模式，與低功耗運(yùn)行相比，低功耗等待一般可以節(jié)省50%的電流消耗。
●停止3模式將系統(tǒng)時(shí)鐘終止，并將穩(wěn)壓器置為等待狀態(tài)。
●停止2模式是QE128耗能最低的模式，該模式將中斷系統(tǒng)時(shí)鐘，并使穩(wěn)壓器斷電。
強(qiáng)大的軟件和開發(fā)工具支持
眾所周知，對(duì)于開發(fā)者而言，強(qiáng)大的軟件和開發(fā)工具支持將帶來極大的自由度和更多樣的手段。充分利用編譯器、匯編器、連接器、調(diào)試器、代碼轉(zhuǎn)換器、仿真器和評(píng)估測(cè)試工具的支持，不但能有效縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，使其更快速的進(jìn)入市場(chǎng)，還能夠使最終產(chǎn)品更有特色。
Flexis JM系列的兩種評(píng)估工具套件可有效簡化設(shè)計(jì)流程。經(jīng)濟(jì)型的DEMOJM演示套件配有8位或32位的Flexis JM子板，使開發(fā)人員體驗(yàn)真正的8位到32位的兼容性。
靈活的兼容性
使用相同的外設(shè)和開發(fā)工具能夠?qū)崿F(xiàn)最終的移植靈活性。多種器件之間引腳對(duì)引腳的兼容性保證了微處理器之間可以在不需重新設(shè)計(jì)電路板的條件下實(shí)現(xiàn)互換，工程師無須再將寶貴的資源耗費(fèi)在重新設(shè)計(jì)上，外設(shè)的兼容性也使得在產(chǎn)品轉(zhuǎn)移的過程中可以重復(fù)使用軟件。
以Freescale的微處理器為例，從入門級(jí)的RS08到最高性能的ColdFire V4，控制器統(tǒng)一結(jié)構(gòu)系列為上下兼容移植提供了簡單的路徑。Flexis系列的推出更是實(shí)現(xiàn)了8位和32位微處理器間簡單方便的移植，單一開發(fā)工具和相同的外設(shè)也節(jié)省了8 位和32 位之間的軟件投資，并且引腳兼容使得在8 位和32 位之間互換時(shí)最大可能的實(shí)現(xiàn)了硬件的重復(fù)使用。
以新推出的Flexis JM系列為例，它包括32位的MCF51JM128(ColdFire V1內(nèi)核)和8位的MC9S08JM60(S08內(nèi)核)，它們的軟件和引腳都是兼容的，設(shè)計(jì)人員能夠快速輕松地從簡單的8位設(shè)計(jì)移植到需要32位性能的更復(fù)雜的應(yīng)用設(shè)計(jì)上去。此外，由于V1內(nèi)核是V2 內(nèi)核的簡化版本，保留了ColdFire 內(nèi)核微架構(gòu)所共用的尋址模式和指令定義，一旦從 S08架構(gòu)轉(zhuǎn)換到V1內(nèi)核，就有機(jī)會(huì)進(jìn)一步沿性能路線圖向上移植到其他所有的 ColdFire 內(nèi)核(V2～V4)。
獨(dú)特的兼容架構(gòu)路線圖
為了幫助設(shè)計(jì)人員以最好的價(jià)格找到性能最合適的解決方案，飛思卡爾創(chuàng)建了Controller Continuum。飛思卡爾的Controller Continuum最初于2006年第一季度推出，主要面向消費(fèi)電子和工業(yè)應(yīng)用。它是業(yè)界的首個(gè)，也是唯一的一個(gè)兼容8位和32架構(gòu)的產(chǎn)品路線圖，具備針腳兼容的設(shè)備，并共用外圍設(shè)備與開發(fā)工具。由于Controller Continuum通過采用通用的外圍設(shè)備、工具和軟件，因此可以為各種消費(fèi)和工業(yè)微控制器(MCU)系列產(chǎn)品提供了環(huán)環(huán)相扣的兼容性，從而可實(shí)現(xiàn)無限的靈活度。
Controller Continuum消除了傳統(tǒng)的比特位界限，使得飛思卡爾的8位微控制器可以輕松地與更高性能的32位ColdFire?器件進(jìn)行相互移植。設(shè)計(jì)人員可以利用8位和32位MCU所共用的軟件和硬件開發(fā)工具開發(fā)新的應(yīng)用，并且隨著產(chǎn)品的成熟，它們還可以更加輕松地升級(jí)為下一代產(chǎn)品。
（轉(zhuǎn)載）
