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可编程逻辑能为微控制器带来什么改变?

导读: 这些器件主要是带附加逻辑的微控制器。CPU仍然是主要的处理器件,附加逻辑的作用是提高CPU的工作效率。这类器件常见于成本敏感性产品中,但也在低级任务中用作小型协处理器,以减轻主处理器的负担,从而提升效率。

  在过去25年里,微控制器的内部外设发生了巨大的变化。最初许多微控制器只包含RAM、ROM,也许还有基本的定时器。随着微控制器的发展,更多的外设被基础到这种单价不超过一美元的器件中。定时器/计数器、PWM和包括UART、SPI和I2C在内的标准串行接口常用于这些廉价的微控制器。另一个重大变化是32位CPU正在取代同一价格范围的8位器件。

  但是即便有如此丰富的特性,对于廉价微控制器而言,随时都存在微控制器厂商不能迅速支持的项目专用硬件接口或新的第三方接口。往往这要求设计人员使用外部硬件或是通过位拆裂在固件中实现接口。位拆裂使用固件触发IO端口,一般可用于实现串行接口。如果要监测端口以解码串行数据的时候,也可以使用这种方法。无论是使用外部硬件还是位拆裂来实现接口,都会产生额外的设计成本。虽然增加外部硬件带来的成本是明显的,但使用软件实现串行接口可能也会要求使用速度更快因而也更加昂贵的CPU。

  大多数通用微控制器今天都支持SPI、UART和I2C接口,但仍然有很多时候,某些内部用户可编程逻辑会非常有用。Atmel、赛普拉斯、Microchip和NXP等多家公司已经把部分用户可定义逻辑添加到自己的部件上,用于修复部分此类问题。这些器件主要是带附加逻辑的微控制器。CPU仍然是主要的处理器件,附加逻辑的作用是提高CPU的工作效率。这类器件常见于成本敏感性产品中,但也在低级任务中用作小型协处理器,以减轻主处理器的负担,从而提升效率。

  另一方面FPGA也正在朝着类似的目标前进,虽然是从另一个方向。赛灵思和Altera多年来一直在添加软硬核处理器以创建片上系统。FPGA方法一般成本较高,但如果项目需要大量定制逻辑,这就是一种高成本效益的方法。这些器件对于构建ASIC、小批量产品的原型而言极具价值。这类应用的上市时间至关重要,而较大型产品需要持续的硬件灵活性。

  微控制器搭配逻辑与FPGA搭配CPU,这两种器件类型都能为现场提供硬件灵活性。一旦基于闪存的器件成为常规,现场升级就会成为标准。最早设计人员只能够升级固件,但现在硬件(逻辑)和固件都能够在现场轻松实现升级。从计算机鼠标到高速网络路由器等设备均能够重新编写设备的固件和硬件,从而进行现场升级。

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