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MCU發展壯大 ASIC和ASSP爭鋒

上網時間: 2006年01月12日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:微控制器  MCU  ASIC  ASSP  記憶體管理單元 

當我們謹慎選擇週邊設備的時候,會特別選擇一個低價的協同晶片(或是小型FPGA或結構化ASIC)來滿足特定週邊設備的需求,這樣一個標準產品微控制器(MCU)就可以轉化成一個強大的應用引擎。這樣的元件模糊了以往對MCU和專用標準產品(ASSP)之間的一個簡單劃分,後者一般配備有強大的RISC核心、應用加速器和專用週邊電路,全部都按特定的一系列垂直市場的需求來調整。

ASIC開發成本在持續上升,而稍微不同於原晶片設計者構想的用途就會使ASSP難以適應,這些狀況促使人們考慮普通的微控制器。透過現代製程的採用,配置豐富處理器和相當數量本地RAM的這種元件可在一塊晶片上實現,且售價在MCU的價格範圍內。

Atmel公司不久前公佈了新的ARM9 200MIPS MCU產品線SAM9系列,就是朝向這種趨勢發展的一個跡象。該MCU不僅速度符合嵌入式標準,而且相較於傳統MCU,該系列產品內部架構與專用高階ASSP更加接近。

與任何MCU一樣,該系列的第一款產品AT91SAM9261提供了一個CPU核心、晶片記憶體、通用控制和通訊週邊電路。與其它許多的MCU類似,它具有一種極低功耗的切斷模式,並有硬體指配進出該模式。

除了上述相同之處,還有些不同之處。其區別首先來自處理器核心,一個最大工作頻率為180MHz的ARM926EJ-S。業界還有其它一些是類似MCU的晶片,其上具有更快的ARM9核心,如來自Netsilicon、三星和夏普的產品。但是Atmel公司行銷總監Tim Morin爭論說,這些晶片針對非常特定的應用,所以應該被視為ASSP,而不是MCU。

為保持快速執行,Atmel的處理器核心配備許多基礎架構支援。一個非常大的160KB本地SRAM緊密地與該處理器核心銜接,而不是掛在高速快取記憶體匯流排上,這樣就為高速本地儲存提供了空間。一個五層的ARM AHB匯流排為處理器和I/O作業之間處理提供了相當等級的同步性,而且不會產生衝突。此外,一個複雜的DMA單元管理著週邊設備控制器、SRAM和外部DRAM之間的數據傳輸,極少需要CPU的干預。

圖:Atmel採用ARM9的微控制器更像一種ASSP。

如同其它許多SAM系晶片一樣,SAM9包括一個記憶體管理單元(MMU)。另外,MMU對MCU來說不是一個必要的選項,但對那些用在複雜系統中的MCU來說,它代表了一個日益重要的因素。

“在這些系統中,軟體是計畫和成本中一個非常重要的部份,”Morin說,“這些通常是具有即時作業系統(RTOS)的設計,而且有相當數量的應用程式碼。”

非常重要的就是該MCU核心不僅要能支援一個全功能的RTOS,而且由於這些晶片是標準產品,因此要求開發人員能夠在圍繞該晶片系列進行設計時不損害作業系統或應用程式的相容性。Atmel產品的這種相容能力甚至延伸到其基於ARM7的晶片,為幾乎相同的目標程式碼提供了不錯的性價比範圍。

在這個層面上,相容性不止是一個普通的指令集,Morin強調說。MMU型號、幾乎是無限變化的AHB匯流排的配置、記憶體結構和週邊電路暫存器位置和功能全都需要在整個晶片系列範圍內保持完全一致。

不久,甚至還會更加強化適應不同性價點的能力。Atmel正開發一個結構化ASIC系列,其內部架構和SAM9 MCU相同。客戶將可使一個‘接近完成’的標準產品MCU轉變為一個成本降低的ASIC晶片,而且無須做重大的軟體修改,也不會造成將新硬體知識產權導入到該系統的風險。

進一步來說,Atmel與任何其它公司一樣,正尋求把多個CPU核心放在一塊晶片上的可能性,MCU領域正進入多核心時代。MCU在低價ASIC的攻擊下非但不會消失,反而可以靠自己的力量成長為強大的通用32位元平台,有能力真正挑戰ASSP和ASIC的地位。

作者: 張國勇




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