微操控器（MCU）深化人们运用日子，简直巨细设备都看得到MCU踪迹，在MCU导入DSP数位信号处理器、FPU浮点运算单元功用后，MCU更大幅扩展 元件可适用范围，这几年来，在很多MCU大厂纷繁针对旗下产品推出多样整合计划，不论是产品战略仍是商场区隔，也让MCU商场愈加丰厚多元。
MCU（Microcontroller Unit）深化日子运用是不容易质疑的趋势，尤其是MCU在功用优化或商场区隔意图下，进行DSP（digital signal processor）数位信号处理器或FPU（FloaTIng Point Unit）浮点运算单元功用整合，使得MCU的可运用场域大幅扩展。
假如以FPU或DSP导入意图，一般在MCU中追加FPU、DSP整合架构，首要意图仍是在考量本钱下的规划方向，尤其在前期半导体元 件，SOC（System on Chip）体系单芯片与MCU存在一段价格距离，假如仅需求SDP或FPU进行运算加快，又不想选用高单价SOC，这时整合DSP或FPU硬件加快单元的 MCU产品、不只能够更好的供给运转效能，一起又能在本钱操控上体现愈加优异。
MCU整合芯片封装本钱骤降 添加MCU功用扩展运用空间
以前期的SOC产品来看，搭载DSP与FPU硬件加快器是SOC产品的重要特性，其间DSP与FPU的运用方向首要以消息、印象等处理加快运算为主，而在制 程技能继续优化，SOC的本钱逐渐与MCU拉近，MCU在32位元乃至64位元架构下，也开端有结合DSP或是FPU硬件加快单元的处理计划。
先看看MCU加上硬件加快单元的长处，在MCU追加FPU导入，最直接的效益是前期运用MCU处理相似FPU运算内容，会由于MCU自身的运算架构约束，让 运算成果得出时刻会相对拉长，而在导入硬件加快器处理浮点运算时，由于硬件呼叫或是材料传递就能透过硬件算出数据，MCU自身耗在浮点运算的记忆体资源可 以因硬件加快整合削减至少10%。
当然，从意图性来看，不论MCU有无整合FPU硬件加快单元，浮点运算需求运用MCU现有的运算才能也 能得出成果，仅仅条件是核算进程会耗用较多运算时刻与硬件资源，关于可等候、无需供给即时反响的体系天然能够不考虑整合FPU的MCU计划，但若是对体系 效能、回馈反响速度要求高的整合需求，MCU结合FPU的效益提高不只仅是运算资源耗用优化、节能优势等作用，反而是加快体系回应与效能提高的功效，才是 MCU结合FPU硬件加快最直接、重要的功用改进，也让MCU能够因应更高杂乱度的整合作业。
高阶数值运算 运用硬件加快满意规划需求
在前期MCU元件仍以8位元架构为干流的运用方向，MCU在材料处理与运算处理上，原本就有因架构的问题而有其处理约束，例如，MCU进行小数点、分数处理 运算时，由于4位元或是8位元位数有限，就有必要选用有限数值进行处理，透过数值成果的约束交换处理杂乱度简化与效能要求意图，而这种由于数值处理发生的误 差即“截断差错”，截断差错也会由于运用MCU进行数据运算的约束，而令差错数值发生扩展现象。
而在MCU整合FPU硬件加快，在运算同 类型的数据处理时，例如在IoT物联网或是终端感测器运用中，常有将外部类比感测数据转化成数位材料的材料撷取、处理需求，这时透过MCU整合的 FPU/DSP硬件加快单元，不只可将感测数据更快速处理完结、加快体系回应，一起，也能导入进阶运算削减数据演算的差错。
在实践运用 中，FPU硬件加快器自身并无法彻底处理差错扩展问题，所以会有FPU、DSP等不同硬件加快整合架构下的运用意图考量，举例来说，透过DSP硬件加快 器，可针对特别数据类型更高速、牢靠的运算处理输出，像是DSP可运用指令来进行多种运算，处理如快速快速傅立叶转化（fast Fourier transform；FFT）或有限脉冲回应（Finite impulse response；FIR）进阶运算中重要且耗资源的运算需求，乃至透过单周期的指令便能处理单一指令多重材料（Single InstrucTIon MulTIple Data；SIMD）运算需求，MCU在进行进阶数值处理方面还可取得进阶增强效益。
FPU/DSP不同硬件加快单元具互补作用
虽 说整合FPU或DSP根本在架构与运用方向就不同，但实践上两者分别是针对数据运算、信号处理对应至各式演算法运用，两者功用能够说是各有互补功效，比较 难被独立拆分。以ARM Cortex-M4来看，若仅供给DSP硬件加快处理器反而没设置FPU浮点运算加快器反而会构成运用约束，由于在Cortex-M4运用场合假如仅稀有 位信号处理加快硬件援助，少了浮点运算援助，对开发需求端若碰到需求数值进阶运算加快，就会构成规划上的弹性约束，或是导致还需透过外部功用芯片援助，或 运用原有的运算资源因应数值进阶核算需求，反而会由于数值处理效能约束了Cortex-M4的运用可能性。
相同的情况也发生在仅有FPU而没有设置DSP的微操控器运用计划上，对DSP或是FPU运用功用是相得益彰，独立整合关于微操控器的装备并未能发生综效，反而会成为开展途径的约束。
再者，重新一代IoT产品开展方向，透过感测器交融（Sensor Fusion）运用方向为例，若是Sensor Fusion概念为将多感测器整合在单一体系中协同运转，体系需求高阶数值与信号处理才能，才能够将要害数值信号自杂乱数据中提取出来。
至 于感测器交融能够再调配即时的调整、操控与校对处理，由DSP加上FPU协同处理到达高精细度、高功率进行撷取数据的精细剖析，尤其是现有的Sensor Fusion已做到陀螺仪、加快度器、温度、压力乃至触控感测都做在同一个模组中，有必要透过DSP与FPU预先筛出相对精细且统筹处理功率的信号撷取与预 处理的感测数据，供给相对高效的体系更具功率的感测数值处理机制。
DSP数位滤波运用 可提高感测信号撷取质量
此 外，在MCU整合FPU的另一个优势在于可在体系中善用其运算特性，例如，运用数位演算法进行撷取数值的数位滤波运用，针对处理信号进一步以根据硬件加快 的数位演算法进行波形或数据再处理，构成一提高数据噪讯比（SNR）的快捷作法，数位滤波器还可运用演算机制优化供给不同程度巨细的滤波作用，这在于微控 制器用于感测抢手的心率、血液含氧量、运动数值等生理资讯，或是数位电表、智能电表等运用，处理结尾数据由于杂讯或环境噪讯影响，倒置信号失真的数据优化 回补功效，优化终端取得的信号波形信号质量，更利于后续处理或数据运用。
为了优化结尾运用，微操控器整合硬件加快单元也蔚为一股风潮，不 仅仅DSP或是FPU硬件加快单元，例如就有微操控器在架构上参加了VMU硬件加快单元，处理因应马达运用要点的三角函数数值运算需求，或是对应无线电通 讯需求整合的数据剖析演算援助，与现有FPU浮点运算硬件加快功用区隔，采纳协同分工的方法加快全体微操控器的运用效能。
风趣的是，针对 不同的商场与运算需求定位，微操控器除在运算时脉进行差异区隔，以最实践的运算效能区别不同运用场合、商场切格外，整合不同运用所需的硬件加快单元也成为 产品商场定位的重要分界，例如针对穿戴式运算运用商场的微操控器，在要求功耗、感测器交融、元器件本钱方面就可仅整合FPU、DSP硬件加快定位商场区 隔，在高阶的微操控器运用上，乃至有处理计划直接整合硬件绘图引擎，直接看准工业用人机介面终端的运用需求，另针对如车用电子、IoT物联网等不同商场需 求，也有形形色色的硬件加快单元装备组合，满意不同整合需求的运用架构。
另一个微操控器整合DSP、FPU硬件加快单元的意图，其实参加 硬件加快单元整合而不采行外部处理计划来组构硬件加快运算需求，其最大的长处在于本钱方面的极致优化，由于电子电路板能够更节约载板空间，运用单一芯片就 能改进运算的全体功率，而在软体开发层面，可在整合架构下运用简略呼叫与材料传递的再处理，便能满意运用服务的数据核算产出效能要求，乃至于开发完结的成 品还可运用一致性侦错剖析东西，直接针对体系进行全面剖析与订正，在开发规划的功率与速度都能取得改进。
