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      靈活的MCU架構實現產品的輕松升級

      來源:零零電子  作者:零零電子  時間:2008-08-29 17:58:57  閱讀:896

      隨著市場競爭的日益激烈,如何使新產品更快投入市場,成為工程設計人員越來越關注的問題。在推出滿足更高性能需求的升級產品時,原有設計的靈活性成為了關鍵。高度靈活的設計可以有效縮短設計周期,使新產品快速進入市場,還可以實現投入最小化,從而獲得更高的利潤。

      兼容性降低升級投入


      升級產品往往應具有更高的性能、集成度、更低的功耗和更豐富的外設。如何以最少的投入滿足這些新的需求呢?如果新產品的設計可以充分利用現有外圍設備的知識產權(IP),那么在現有產品上的投資在移植時就會得到保持,外圍設備驅動軟件仍可以繼續發揮作用。


      以設計的核心器件MCU為例,基于8位MCU的低端產品若能和升級后、基于16位或32位器件的新產品采用相同的開發環境,將大大降低投入并顯著縮短開發時間。


      Freescale 的“控制器聯合體(Controller Continuum)”就是一個兼容8位和32位架構的MCU產品路線圖。Controller Continuum通過采用通用的外圍設備、工具和軟件,為各種消費和工業MCU系列產品提供了環環相扣的兼容性。

      靈活的MCU架構


      MCU全面的兼容性體現在芯片引腳、外設接口和開發工具等方方面面。如果能消除比特位界限,就可使8位MCU輕松地與更高性能的32位MCU進行相互移植。設計人員可以利用8位和32位器件共用的軟件和硬件開發工具開發新的應用,并且隨著產品的成熟,更加輕松地升級為下一代產品。


      以Controller Continuum為例,它共包含8位的RS08、S08和32位的ColdFire V1~V4六款內核。如圖1所示,基于S08和ColdFire V1內核的Flexis系列是Controller Continuum的連接點。


      S08是適合電池供電設備的高速低功耗內核,RS08是S08內核的精簡版,為閃存16Kb以下和引腳較少的設備而設計。ColdFire V1利用了V2架構所具有的雙級取指令管線和雙級操作數執行管線。同時,V1內核采用S08總線結構,為實現32位性能提供了理想的切入點。向上兼容其他所有ColdFire內核的能力保證設計可以升級到更高的性能。

      全面的兼容性


      基于ColdFire V1內核的MCU采用與基于S08架構的產品相同的外圍模塊和開發工具,同時也提供向上兼容性,有效簡化應用設計。表1對基于S08和ColdFire V1的Flexis系列CPU操作模式的主要特性進行了比較。下面將以該系列為例介紹Controller Continuum所提供的全面的兼容性。


      1 芯片引腳


      ColdFire V1內核采用S08單引腳后臺調試模塊(BDM)來實現封裝引腳兼容性。新版本的調試接口實現了用于實現BDM可讀跡線功能的緩沖器,同時保持了最小的處理器開銷。


      后臺調試模式(BDM)曾是保持相同引腳數的困難之一。傳統ColdFire中的BDM是采用三針串行接口(時鐘、數據輸入、數據輸出)實現的,還用第四根針來提供斷點功能。這種BDM支持連續插入讀/寫寄存器和讀/寫內存命令的功能,還可以運行和停止處理器等。由于S08用于更低端應用中,引腳數也非常有限,所以傳統ColdFire內核的調試功能被重新映像到針對V1的單引腳接口上,與S08完全一致。


      2 開發工具


      8位到32位過渡的最大挑戰是開發工具。主要的開發工具必須是可互換的,并且在移植到32位時,要給8位用戶提供同樣簡潔的外觀和感覺。CodeWarrior集成開發環境能支持Freescale 8位和32位微控制器的軟件開發。采用最新版本的CodeWarrior,用戶可以用完全相同的工具、連接線和CodeWarrior工具,直接將S08拿掉并用ColdFire V1內核替換。用戶只需輕點幾下鼠標,簡單地重新編譯一下用C語言開發的代碼即可。


      如果利用集成到CodeWarrior工具套件內的快速應用開發工具Processor Expert的幫助,設計者還能進一步加快應用的開發。Processor Expert的核心是它的專家知識庫,它可以讓圖形界面只提供有效的選擇,并且能夠迅速指明潛在的資源沖突,使開發人員在初始設計階段就能解決此類問題。


      3 外圍設備


      V1內核具有到S08外設和緊耦合32位本地存儲器(閃存和SRAM)的標準化8位總線,從而能夠使用類似的外圍與存儲模塊。


      4 同時滿足低功耗需求


      以Flexis系列為例,采用它們進行設計可以實現整個最終產品系列功耗的最小化,也無須為更高性能和更豐富的外設重新設計,特別適合成本敏感的應用。V1內核采用了先進的低電壓、低功率流程,不管是在待機還是運行模式下都能提供一個功耗極低的32位MCU。此外,憑借其高功率密度可創建很多新的應用。


      由于ColdFire V1 MCU具有高達S08器件10倍的性能,因此有可能在某個應用中大幅提高產品的性能而不必提高頻率。對于那些對EMC敏感的應用,如家電電器,這將是一個重要的優勢。


      如Freescale Controller Continuum的高度靈活的升級路線使得消費和工業產品拓展到新的市場不再需要大量的重復投入和開發資源。如果最新進入市場的是基于8位MCU的低端產品,則可利用Controller Continuum的無縫兼容性使用同一開發工具設計面向該市場的高性能升級產品。例如,從家庭用腕式血壓表升級到醫用血壓表,從網絡攝像頭升級到安全監控攝像頭。得益于其全面的兼容性,Controller Continuum將使工程設計人員在進行醫療設備和監控、PoS、計量和消費電子等應用的升級時更加輕松,同時節省設計時間和成本,使得新產品更快進入市場,更具競爭優勢。

            
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