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8位向32位转化之决议计划

e络盟社区致力于服务设计工程师已有8年时间。在这段时间内,技术不断发展,32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微控制器市场的发展变化。在全世界每天使用的数十亿件嵌入式

e络盟社区致力于服务规划工程师已有8年时刻。在这段时刻内,技能不断展开,32位架构上市,使得工程师能够史无前例地推动其规划,咱们也得以亲眼见证了微控制器商场的展开变化。

在全国际每天运用的数十亿件嵌入式设备中,许多依然选用传统的8位和16位微控制器。许多嵌入工程师是跟着这些较老的架构一同生长起来的,这些架构本钱低、功耗低并且十分简略,即便32位设备展开迅猛也没有阻碍它们的受欢迎程度。可是,32位设备威望渐隆,咱们有必要对这个新架构的差异、优势和机会进行详细阐明。

现在,每个新项目都需求先答复下列问题:持续选用8位架构会错失什么?32位架构能够供给什么?32位设备现在占有着嵌入式MCU出售的领先地位,咱们是否应该当即采纳举动以防止落后?

走运的是,咱们的职业立异永无止境。有了Freescale®(飞思卡尔)、Atmel®、NXP®及其它设备所选用的ARM® Cortex®- M0+等内核,32位处理器就能够比美传统8/16位MCU的实力,一起还能够供给许多的优势,让晋级变得极具吸引力。Cortex-M0+内核为转化而生,它的32位功用可将项目前进到一个全新的高度。

为什么要向32位转化?

假如你问学工程的重生为什么要从8位向32位转化,那么你可能会得到这么一个清晰的答案:32位是8位的4倍,位越高当然越好!实践上作业并非那么简略,不过32位MCU十分重要自有其许多令人信服的理由,即便关于 “传统的”8位和16位项目来说也是如此。

• 前进功用:向32位内核转化之后,相关于现在运用的8位和16位架构来说,每MHz功用能够前进2-40倍。你能够取得更快的32位数学运算处理速度,以及单周期32位乘法运算。并且,你还能够取得单周期IO,用于位拆裂和软件协议仿真。

所有这些功用敞开了全新的可能性,触及软件仓库(USB、蓝牙等)、RTOS、高档UI等等,并且还剩下足够的处理才能用于运用软件的自定义功用。

• 前进动力功率:Cortex-M0+内核功率极高,其Coremark/mA较8位或16位竞争性产品高达2倍。嵌入式体系结合这种强壮的Cortex-M0+内核,能够更快地完成任务并回来睡觉形式,然后节约动力。

即便睡觉形式也能够很好地节约功耗:在飞思卡尔Kinetis® L 系列产品上进入9种形式中的最深度睡觉形式时,其功耗低至1uA。并且,由于Kinetis系列产品上的外围模块选用智能规划,因而你能够在不唤醒内核的情况下做更多的作业,然后进一步节约功耗。

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• 前进代码密度:好像违背直觉的是,运用32位处理器将导致代码长度减小。不过,Cortex-M0+内核运用Thumb-2指令,其间许多指令仅占用16位闪存。并且请记住,8位处理器上的许多指令实践善于8位。此外,视详细运用而定,8位指令的多个字节能够用32位MCU的一个指令替代,就像下面的16位乘法运算相同。

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成果显现,向运用Thumb-2指令的32位架构转化,能够极大地前进代码密度。

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• 可扩展:当项目和功用需求前进时,绑缚于某个制作商供给的某个8位架构的设备不再是阻碍。32位设备重视C码而非设备,因而减少了开发和调试的时刻,并且能够愈加简洁地将代码移植至新的设备。跟着32位ARM MCU在全国际广泛遍及,软件生态体系将变得十分巨大,并且还将不断扩展。

可是……

你觉得这一切听起来真不错,但我依然需求8/16位MCU为我的运用供给较小的尺度、较低的本钱和易于运用的特色。走运的是,32位MCU也能够做到这些:

• 尺度:正如飞思卡尔Kinetis KL03系列产品上所见,32位MCU的尺度小至1.6×2.0毫米,是国际上最小的ARM MCU,所以十分小的尺度也能够供给杰出的32位功用。

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• 本钱:设备起步价低至0.49美分,所以32位MCU乃至能够用于此前望本钱兴叹的各种运用。并且由于代码密度前进,所以需求的闪存也比较少。

• 复杂性:令人称奇的是,32位架构在某些方面实践上更为简略。有了32位地址空间,便无需对内存地址进行分页,所以能够直接拜访。Cortex-M0+内核架构具有一个全功用搅扰控制器,可简化搅扰处理。此外,32位架构还顺便一个追寻缓存,能够便利调试,并给期望持续运用设备的用户仅供给56条指令,这样一来,向32位“跨跃”的一大步从复杂性的视点来说更像是一小步。

运用32位展开开发作业:

运用32位ARM内核的首要优势之一,在于海量的可用软件和硬件,其间包含很多兼容的编译器和调试器。当项目在Cortex-M0+和更为强壮的Cortex-M4等内核之间进行调整时,咱们能够十分简洁地重复运用各种硬件和软件。此外,由于飞思卡尔Kinetis MCU引脚和模块具有兼容性,并且该系列的设备数以百计,所以沿着功用/闪存曲线上下移动十分简洁。

飞思卡尔进一步促进了32位的开发作业,推出了Processor Expert®软件建模东西和MQX™-Lite实时操作体系(RTOS),有助于敏捷发动和推动全新的32位项目。Processor Expert软件建模东西是一种GUI弥补东西,用于代码生成,可创立客户化的驱动程序,然后极大地缩短开发时刻。

MQX-Lite RTOS是MQX RTOS的简化版,专门针对内存低于4KB的微控制器规划。RTOS驱动程序来自于Processor Expert软件建模东西,MQX-Lite RTOS是MQX RTOS的子集,因而未来可轻松晋级至更为强壮的设备。它很好地弥补了Processor Expert软件建模东西,并且关于带有USB功用的设备,它还供给一个USB弥补仓库。

下一步

现在你想测验一下32位架构,可是应该从哪里着手呢?

幸亏,有许多主板供给很好的32位评价渠道,你花不到一个匹萨的钱就能够买到。FRDM-KL05Z 十分合适你初涉32位范畴,它引脚兼容飞思卡尔的8位S08设备。FRDM-KL26Z增加了USB和更多先进的外围模块,而FRDM-KL46Z还进一步支撑USB和segment LCD。或许,假如5V IO和电气可靠性关于你的运用至关重要,那么FRDM-KE02便是你要找的主板。

所有这4个薄荷锡盒巨细的主板均为Cortex-M0+内核,并选用了Processor Expert软件建模东西、MQX-Lite RTOS、USB弥补仓库等。此外,这些主板还内置了一个称为OpenSDA的调试电路,所以一条简略的USB电缆便可供给你所需求的悉数调试、串行通讯和闪存编程功用。

并且,这些主板以及整个飞思卡尔Freedom开发渠道系列均兼容Arduino™扩展板,并可供给数字与模仿IO引脚。MEMS传感器评价套件很好地阐明晰其间的各种可能性,它将FRDM-KL25Z 飞思卡尔Freedom开发渠道和MEMS传感器评价扩展板相结合,使Kinetis L MCU能够取得各种先进的传感器,以便探究周围的国际。

在整个学习过程中,必须和其他工程师坚持密切联系,e络盟社区能够供给这方面的支撑。一般,你所面对的问题,其他工程师已经有了解决方案,从这一点上来讲,网络社区是一个不错的资源。

32位的未来

科技从未中止前进,越来越多的嵌入式运用将选用32位MCU,这种趋势只会加快。从开发套件到原型机和制作的每个规划流程阶段,e络盟均为工程师供给支撑,保证他们在挑选迁移至32位架构时胸中有数。较高的功用、杰出的功率功率以及更好的代码密度,现在就迈开脚步,走向愈加夸姣的32位未来吧。

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