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非对称双核微控器定义数字信号控制新规则(图)

刘洋?? EDN China技术编辑?? 2010年12月27日 ?? 收藏0

  功能复杂的系统对微控器(MCU)的运算能力和外部接口管理提出更高要求。恩智浦半导体(NXP Semiconductors)推出LPC4000系列微控制器产品,其采用独特的ARM Cortex-M4和Cortex-M0双核非对称架构,为DSP和MCU应用开发提供了单一的架构和环境。

  创新性的LPC4000系列利用Cortex-M0分担Cortex-M4处理器大量数据移动和I/O处理任务,减小Cortex-M4带宽占用,使得后者可以全力处理数字信号控制应用中的数字计算。非对称双核架构降低了功耗、成本和系统复杂性,为开发人员提供了单一芯片解决方案,让软件分配变得更简单。

  恩智浦副总裁暨全球微控制器产品线总经理Geoff Lees介绍说,在LPC4000的M4 + M0非对称架构中,M0核心起到协处理器(CP)的作用,相当于带有特殊职能I/O和事件处理的子系统,主要负责外围器件的管理,因此工程师不需要再开发处理外部设备的特殊程序。

恩智浦 副总裁暨全球微控制器产品线总经理Geoff Lees

图1,恩智浦副总裁暨全球微控制器产品线总经理Geoff Lees

  利用双核架构和恩智浦特有的可配置外设,LPC4000可以帮助客户实现多种开发应用,比如:马达控制、电源管理、工业自动化、机器人、医疗、汽车配件和嵌入式音频。Geoff Lees谈到,音频处理是LPC4000比较常见的应用。音频系统需要同时处理CODEC和I/O,当然用一颗Cortex-M4也可以完成这两部分工作,但内核会负担过重。而LPC4000可以将数据处理分配给M4核心,而其它外围任务交给M0,使设计人员有更大灵活的空间。当然这种架构需要考虑的因素是两个核心之间的同步问题。另一个常用领域是马达控制。因为DSP一般缺少以太网和CAN总线控制功能,集成M0之后就可以将这些接口任务由其完成,即微控器接收指令后,由M4内核处理PWM等工作,M0负责CAN,最后输出到马达一端。

  LPC4000系列配备有许多独特的功能或功能模块。大容量264kB的SRAM可满足DSP处理的需要;在某些场景下可省去ASIC或FPGA的成本;同步的双512kB闪存既可作为一个1MB闪存单元存储,也可以分开使用,作为系统升级的系统备份空间,保证系统可靠性。

  Geoff Lees对此还举例说,值得指出的是,SPI闪存接口(SPI Flash Interface)是恩智浦特有的技术,其可将外部低成本的闪存空间映射到内部存储系统,并实现四通道高达40MB/s的传输速率,节省昂贵的内部闪存成本。串行GPIO(SGPIO)使对外围器件的控制更加轻松,其相当于GPIO + 时钟寄存器,可用来捕捉或生成多个实时串行数据流,因此不需要为GPIO的实时操控编写循环代码。除了开发简便外,还可将处理能力发挥到最优化。SCT(State Configurable Timer)是一个与高灵活性时间驱动状态机模块相耦合的时钟单元,具备8通道输入和16通道输出、16个寄存器,允许16个事件和32个状态的状态机配置,可以实现多种时序、计数、输出调制,和输入捕捉等操作。SCT使用方便,中断方式无需CPU或软件的参与,还可用来监控其它计时器。SCT的配置流程也十分简便,首先定义所需的状态机,然后设定寄存器和计时器,最后这些定义就可以交给SCT进行处理。

  Geoff Lees最后表示,M4 + M0的架构不是为了替代FGPA等产品,而是为通常的MCU产品增加一些前所未有的功能,并在某些场合省去对ASIC或FPGA的需求。另外,轻松的I/O管理可以让开发人员将更多精力从硬件转移到软件,在应用层面产生更多的创意。


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Cortex-M4和M0? 双核MCU? 协处理器? LPC4000系列?

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