基于ARM的系統(tǒng)構(gòu)件塊有助于優(yōu)化整個MCU開發(fā)周期
如今,對成本敏感的微控制器市場需要可使產(chǎn)品功能緊密地適合應(yīng)用的高層次系統(tǒng)集成。PCB尺寸、電源消耗和材料成本的壓力也需要比以往更高層次的系統(tǒng)集成。此外,穩(wěn)壓器、電壓不足檢測器、上電復(fù)位等電源接口與晶振/PLL、系統(tǒng)定時器等定時單元一樣,都需要在片內(nèi)得到實現(xiàn)。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/171964.htm為緊密地適合應(yīng)用,存儲器、外圍設(shè)備與連接之間的正確組合非常重要。對存儲器的需求在類型和密度上是不同的。小容量的引導(dǎo)ROM、RAM工作區(qū)以及用于存儲軟件和參考數(shù)據(jù)的片上閃存都是必需的,但不同應(yīng)用對密度需求不一樣。NAND或NOR閃存、SDRAM等各種存儲器類型和密度都需要高效率的外部接口。在連接性方面,微控制器一般需要提供USB、以太網(wǎng)、CAN、SPI或USART總線連接,而為保證安全性,可能還需要AES或DES加速器。此外,許多應(yīng)用還需要微控制器具有模擬功能。
與外圍設(shè)備組合變化多樣不同,處理器內(nèi)核的可選范圍很窄。只有少數(shù)幾種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCU內(nèi)核占市場主導(dǎo)地位,ARM則是32位MCU內(nèi)核的代表之一。
圖題:基于ARM的MCU系統(tǒng)級芯片AT91SAM7S的架構(gòu)平臺。
應(yīng)用開發(fā)的簡易性是一個關(guān)鍵要求,而且常常是最重要的。最基本的要求就是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)工具必須易于使用且價格合理。此外,MCU還應(yīng)該提供所有片上外圍設(shè)備的低層器件驅(qū)動程序和標(biāo)準(zhǔn)通信接口的協(xié)議堆棧。這些都將大大減少應(yīng)用開發(fā)的時間和成本。如果應(yīng)用需要操作系統(tǒng),那么該操作系統(tǒng)應(yīng)該已具備與MCU架構(gòu)的接口,并且可以很容易集成到軟件開發(fā)環(huán)境中。
基于微控制器的應(yīng)用在不斷發(fā)展。一些產(chǎn)品的生命周期,特別是消費類電子產(chǎn)品的生命周期只有短短數(shù)月的時間,因此新型產(chǎn)品必須具有更強的性能、更簡單的用戶接口以及更小的外形尺寸,而且其價格也更低。為支持這種最終用戶產(chǎn)品的發(fā)展趨勢,位于系統(tǒng)中心的微控制器必須不斷發(fā)展。不過,向更高級 MCU升級的過程必須簡單,并要盡可能避免發(fā)生風(fēng)險。在硬件層面上,這要求同一系列中不同器件的封裝和引腳必須兼容;而在軟件層面上,關(guān)鍵是要能復(fù)用已有的軟件模塊,并能夠方便地集成新模塊。
Atmel公司應(yīng)對這些需求的策略是關(guān)注整個MCU產(chǎn)品生命周期,在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ARM微處理器內(nèi)核的基礎(chǔ)上為存儲器、外圍設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)通信接口開發(fā)了一系列IP模塊。軟件設(shè)備驅(qū)動程序、通信接口的協(xié)議堆棧、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用開發(fā)工具都對這些IP模塊提供支持。這些IP模塊將被嵌入到整個產(chǎn)品系列使用的公共架構(gòu)平臺中。同一系列的器件具有相同的封裝和引腳,這是為了實現(xiàn)最大化復(fù)用并快速開發(fā)出產(chǎn)品,以滿足用戶對降低產(chǎn)品成本和縮短開發(fā)周期的需求。
1. 架構(gòu)平臺
基于ARM的MCU系統(tǒng)級芯片的典型架構(gòu)平臺如圖所示。每個存儲器模塊、外圍設(shè)備和通信接口都是一個獨立的模塊。這些模塊經(jīng)過單獨開發(fā)和測試,可以針對每個實現(xiàn)進(jìn)行參數(shù)化處理(如閃存或SRAM存儲器的密度)。外圍設(shè)備模塊可被軟件設(shè)備驅(qū)動程序支持,這些用C/C++編寫的驅(qū)動程序已被集成到應(yīng)用代碼中。針對每個目標(biāo)應(yīng)用,可以選擇最佳的存儲器、外圍設(shè)備和通信接口配置。為盡可能滿足相同應(yīng)用領(lǐng)域中不同用戶的需要,Atmel還開發(fā)了一系列具有不同存儲器密度的器件,該系列中的每個器件都具有相同封裝和引腳。
這個架構(gòu)平臺具有許多公用特性。所有器件都采用相同的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ARM處理器內(nèi)核,而且所有外圍設(shè)備和通信接口都具有一個被映射到處理器地址空間的公共寄存器結(jié)構(gòu)。通過復(fù)用已有的代碼,這將大大減少軟件開發(fā)的費用。
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