靈活的MCU架構實(shí)現產(chǎn)品的輕松升級

　　隨著(zhù)市場(chǎng)競爭的日益激烈，如何使新產(chǎn)品更快投入市場(chǎng)，成為工程設計人員越來(lái)越關(guān)注的問(wèn)題。在推出滿(mǎn)足更高性能需求的升級產(chǎn)品時(shí)，原有設計的靈活性成為了關(guān)鍵。高度靈活的設計可以有效縮短設計周期，使新產(chǎn)品快速進(jìn)入市場(chǎng)，還可以實(shí)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(chǎn)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(mǎn)足這些新的需求呢？如果新產(chǎn)品的設計可以充分利用現有外圍設備的知識產(chǎn)權（IP），那么在現有產(chǎn)品上的投資在移植時(shí)就會(huì )得到保持，外圍設備驅動(dòng)軟件仍可以繼續發(fā)揮作用。

　　以設計的核心器件MCU為例，基于8位MCU的低端產(chǎn)品若能和升級后、基于16位或32位器件的新產(chǎn)品采用相同的開(kāi)發(fā)環(huán)境，將大大降低投入并顯著(zhù)縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　Freescale 的“控制器聯(lián)合體（Controller Continuum）”就是一個(gè)兼容8位和32位架構的MCU產(chǎn)品路線(xiàn)圖。Controller Continuum通過(guò)采用通用的外圍設備、工具和軟件，為各種消費和工業(yè)MCU系列產(chǎn)品提供了環(huán)環(huán)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(kāi)發(fā)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(jìn)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(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)新的應用，并且隨著(zhù)產(chǎn)品的成熟，更加輕松地升級為下一代產(chǎn)品。

圖1 Controller Continuum產(chǎn)品線(xiàn)路圖

　　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(diǎn)。

　　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(jiǎn)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(xiàn)和雙級操作數執行管線(xiàn)。同時(shí)，V1內核采用S08總線(xiàn)結構，為實(shí)現32位性能提供了理想的切入點(diǎn)。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(chǎn)品相同的外圍模塊和開(kāi)發(fā)工具，同時(shí)也提供向上兼容性，有效簡(jiǎn)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(jìn)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(lái)實(shí)現封裝引腳兼容性。新版本的調試接口實(shí)現了用于實(shí)現BDM可讀跡線(xiàn)功能的緩沖器，同時(shí)保持了最小的處理器開(kāi)銷(xiāo)。

　　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(shí)鐘、數據輸入、數據輸出）實(shí)現的，還用第四根針來(lái)提供斷點(diǎn)功能。這種BDM支持連續插入讀/寫(xiě)寄存器和讀/寫(xiě)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。

表1 S08和ColdFire V1內核CPU模式對比

　　2 開(kāi)發(fā)工具

　　8位到32位過(guò)渡的最大挑戰是開(kāi)發(fā)工具。主要的開(kāi)發(fā)工具必須是可互換的，并且在移植到32位時(shí)，要給8位用戶(hù)提供同樣簡(jiǎn)潔的外觀(guān)和感覺(jué)。CodeWarrior集成開(kāi)發(fā)環(huán)境能支持Freescale 8位和32位微控制器的軟件開(kāi)發(fā)。采用最新版本的CodeWarrior，用戶(hù)可以用完全相同的工具、連接線(xiàn)和CodeWarrior工具，直接將S08拿掉并用ColdFire V1內核替換。用戶(hù)只需輕點(diǎn)幾下鼠標，簡(jiǎn)單地重新編譯一下用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的代碼即可。

　　如果利用集成到CodeWarrior工具套件內的快速應用開(kāi)發(fā)工具Processor Expert的幫助，設計者還能進(jìn)一步加快應用的開(kāi)發(fā)。Processor Expert的核心是它的專(zhuān)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(kāi)發(fā)人員在初始設計階段就能解決此類(lèi)問(wèn)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(xiàn)，從而能夠使用類(lèi)似的外圍與存儲模塊。

　　4 同時(shí)滿(mǎn)足低功耗需求

　　以Flexis系列為例，采用它們進(jìn)行設計可以實(shí)現整個(gè)最終產(chǎn)品系列功耗的最小化，也無(wú)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(jìn)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(gè)功耗極低的32位MCU.此外，憑借其高功率密度可創(chuàng )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(gè)應用中大幅提高產(chǎn)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(gè)重要的優(yōu)勢。

　　如Freescale Controller Continuum的高度靈活的升級路線(xiàn)使得消費和工業(yè)產(chǎn)品拓展到新的市場(chǎng)不再需要大量的重復投入和開(kāi)發(fā)資源。如果最新進(jìn)入市場(chǎng)的是基于8位MCU的低端產(chǎn)品，則可利用Controller Continuum的無(wú)縫兼容性使用同一開(kāi)發(fā)工具設計面向該市場(chǎng)的高性能升級產(chǎn)品。例如，從家庭用腕式血壓表升級到醫用血壓表，從網(wǎng)絡(luò )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(jìn)行醫療設備和監控、PoS、計量和消費電子等應用的升級時(shí)更加輕松，同時(shí)節省設計時(shí)間和成本，使得新產(chǎn)品更快進(jìn)入市場(chǎng)，更具競爭優(yōu)勢。