MIPS走向更多
當談到32 位微控制器時,基于ARM 的產(chǎn)品已經(jīng)占據(jù)重要地位。那么,這會是故事的全部嗎?不見得,行業(yè)內(nèi)最重要的公司之一,Microchip Technology,正全力推動其基于MIPS 架構(gòu)的芯片。他們最新推出的產(chǎn)品在提醒我們,成功的嵌入式設(shè)計需要指令集之外的諸多因素。
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/118542.htm在計算機歷史上,從實驗室走出過多少種不同的指令集架構(gòu)?可能曾經(jīng)有數(shù)百種架構(gòu)取得過一些商業(yè)上的成功;如果算上諸多博士論文中出現(xiàn)過的,數(shù)目可能會多達幾千種。拿流行時尚做比喻,計算機體系結(jié)構(gòu)發(fā)展就好似女生裙擺的高度一般,經(jīng)常來回變化。
曾經(jīng)有一段時間它非常要緊—— 比如在匯編語言編程的時期。至于兼容性,至少在表面上它依舊是件重要的事情,特別是在電腦或視頻游戲方面(例如,有一些需要執(zhí)行以前的二進制文件)。但實際上,嚴格的目標代碼兼容性對多數(shù)嵌入式設(shè)計來說已經(jīng)不再是一個大問題。更多的問題是關(guān)于工具鏈的兼容性和代碼模塊的可用性,指令集本身已經(jīng)不是問題之一。
隨著芯片不斷地集成系統(tǒng)功能,設(shè)計人員需要的是一個擁有全部所需存儲器、外設(shè)和膠合邏輯的芯片。并且這個芯片必須省電、有良好的工具和支持,以及合適的價格。
這并不是說在特定的應(yīng)用當中,體系結(jié)構(gòu)并沒有優(yōu)劣之分。事實上,這個問題很有趣,看看那些當初為“計算機”設(shè)計的架構(gòu)—— 如ARM 和MIPS,不斷下沉,以更好地適應(yīng)嵌入式“控制器”應(yīng)用的需求。這些“計算機”架構(gòu)最后都終于認識到要在嵌入式應(yīng)用里面解決諸如代碼密度、低功耗、快速并確定的中斷響應(yīng)等問題。
認識 PIC32
在 MCU 領(lǐng)域的競爭里,無疑MIPS 是在追趕ARM。但是,擁有像Microchip 這樣的重量級選手支持,差距正在縮小??纯葱碌腜IC32 5XX/6XX/7xx 系列產(chǎn)品,高度集成了以太網(wǎng)、USB 和CAN 應(yīng)用。
我在以前的文章中(“MIPS for the Masses”,Circuit cellar 216 期,2008)介紹過PIC32的內(nèi)核。擁有5 級流水線,性能相對較高(比如與ARM Cortex - M3 相比)。不過,這只是處理器內(nèi)核級別的性能差異。比如Microchip PIC32 的性能為1.5 DMIPS / MHz,而Cortex - M3是1.25 DMIPS / MHz 的。在實際中,32 位微控制器的flash 存儲器訪問時間是性能瓶頸。如以80MHz 運行的PIC32 可能需要2 個等待周期。通常采用寬總線(128 位)、高速緩存和預取等技術(shù)來減輕flash 訪問的瓶頸問題。
或者,可以使用片內(nèi)的RAM來達到0 等待周期。’5xx 系列包含64KB 的RAM,’6xx’和7xx 系列中的部分型號有多達128KB 的RAM。不過要記住,代碼和數(shù)據(jù)訪問之間的爭搶可能導致一些延遲。此外,256KB 或512KB 的flash 空間足夠用來放置你的代碼(加上額外12 KB 的啟動代碼空間)。
外設(shè)方面,這些新產(chǎn)品提供了完整的I/O(見圖1)。‘5xx/6xx/7xx 編號代表了大的接口功能:USB、CAN 和以太網(wǎng)。‘5xx 系列包含一個USB 2.0 和一個CAN(2.0b)模塊;‘6xx系列包含USB 模塊與一個10/100 以太網(wǎng)MAC。而‘7xx 系列集成了所有這些,包含USB、以太網(wǎng)和兩個CAN 模塊。
圖1:憑借豐富的I/O(USB、以太網(wǎng)、CAN等),PIC32成為Microchip和MIPS在MCU戰(zhàn)場上的有力武器
普通I/O 方面,這些產(chǎn)品遵循了不同應(yīng)用需求的趨勢。我們看到5 個16 位計數(shù)器/定時器,其中任何兩對可以組合成為32 位單元。由于封裝尺寸(有64 腳和100 腳可選)和引腳復用的限制,你能得到最多六個UART、四個SPI 以及五個I2C 接口。在模擬方面,有一個16通道多路復用器連接一個10 位1 MSPS 的ADC 和兩個模擬比較器。除了這些MCU 能力,另外還有8/16 位數(shù)據(jù)總線和16 位地址總線擴展功能,外加兩個片選。所有的數(shù)據(jù)流可以通過8個通用DMA通道控制,輔以4個專用DMA通道('5XX 和'6XX 系列)或8個專用DMA通道('7XX 系列)。
源自上世紀80 年代的MIPS 是RISC 方面“精簡”特性的杰出代表。當響應(yīng)中斷時,它們可以要對PC 和狀態(tài)寄存器壓棧,不然的話就轉(zhuǎn)由軟件去處理。對這種極端簡約存在一些爭議,可能少了一些有用的東西。考慮到這一點,PIC32 系列包括一個全功能優(yōu)先級/向量可編程的中斷控制器;以及一組替代寄存器組用于快速中斷響應(yīng)和上下文切換。
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