ARM內(nèi)核MCU篇：“雛鳥離巢”

筆者在2011年11月16日～18日于太平洋橫濱會展中心舉行的“Embedded Technology 2011”上，觀察了會場上展出的LSI。本篇要介紹的是采用英國ARM處理器內(nèi)核的MCU。

在往年的ET上，很多ARM內(nèi)核MCU廠商都在ARM展區(qū)內(nèi)設(shè)置了子展區(qū)。今年，就像雛鳥離巣一樣，MCU廠商設(shè)置的子展區(qū)減少了。筆者只看到了東芝子展區(qū)。而ARM內(nèi)核MCU如此增加下去的話，這種MCU之間的競爭將會更加激烈。筆者向各廠商ET2011展區(qū)的解說員等詢問了各企業(yè)的差異化戰(zhàn)略（按字母表先后順序介紹）。

一直有人使用的按摩椅

富士通半導(dǎo)體2011年9月為基于Cortex-M3的MCU“FM3群”的第3款新產(chǎn)品舉行了發(fā)布會。該公司的細(xì)田秀樹（MCU解決方案事業(yè)本部MCU事業(yè)部營銷部長）在會上就該公司的差異化戰(zhàn)略表示，“將憑借此前在自主內(nèi)核MCU業(yè)務(wù)中培育的技術(shù)一決勝負(fù)。我們有充分的勝算”。比如，可在144MHz頻率下無等待訪問的閃存及外圍電路等，就采用了東芝此前培育的技術(shù)。

在新產(chǎn)品發(fā)布會上，富士通半導(dǎo)體還提到了為MCU配備速度比Cortex-M3還要快的ARM內(nèi)核的計劃，但筆者并未在ET2011上的該公司展區(qū)獲得該計劃的詳細(xì)信息。另外，除了FM3群的介紹展板及開發(fā)板卡等之外，富士通還展出并演示了該MCU的應(yīng)用產(chǎn)品按摩椅。

這樣的展示在醫(yī)療健康設(shè)備展會上經(jīng)?？吹剑贚SI等的展會上比較少見。會場有很多逛累了的參觀者，所以該按摩椅是一件非常吸引人的展品。筆者到富士通半導(dǎo)體的展區(qū)看了好幾次，想用按摩椅放松一下，但遺憾的是一直有人在用。

從興趣愛好出發(fā)抓住工程師的心

荷蘭恩智浦半導(dǎo)體及恩智浦日本與去年一樣，只在其展區(qū)展出了ARM內(nèi)核MCU?；旧蠜]有模擬類IC及分立產(chǎn)品?？梢哉f展示內(nèi)容十分單一。該公司展區(qū)的解說員“推薦”的是同時集成Cortex-M4與Cortex-M0的雙ARM內(nèi)核MCU“LPC4300”系列。并在該公司展區(qū)內(nèi)實施了以“M4”進(jìn)行語音DSP處理、以“M0”進(jìn)行整體控制的演示。解說員稱，“優(yōu)點是DSP及MCU可在同一環(huán)境下開發(fā)”。

左上角為mbed板卡的放大圖。右側(cè)配備M3MCU的產(chǎn)品已上市。左側(cè)配備M0MCU的產(chǎn)品將于近期上市。

恩智浦還在其展區(qū)一旁展出了ARM運營的在線（云上）開發(fā)工具“mbed”。mbed有樣碼及驅(qū)動程序等庫。恩智浦日本表示，目前正在由用戶志愿者翻譯成日文，除了相關(guān)介紹及菜單之外，還具備進(jìn)行Q&A等的日語答疑功能。恩智浦已開始提供面向mbed的開發(fā)板卡。

配備Coretx-M3 MCU“LPC1768”的板卡已開始銷售，恩智浦近期還將推出配備Coretx-M0 MCU“LPC11U24”的板卡。這些板卡可在東京秋葉原等地買到，“很多人是處于興趣愛好才使用的”（解說員）。如果讓用戶從興趣開始熟悉這些產(chǎn)品，便有望提高工作時的采用率。這種戰(zhàn)略很不錯。

意法半導(dǎo)體展出基于M4的新產(chǎn)品

意法半導(dǎo)體在兩個月前發(fā)布了采用Cortex-M4內(nèi)核的MCU“STM32 F4系列”。這是該公司首款基于M4的MCU。該公司備有多種基于M3的MCU，包括“STM32 F1”系列（5個產(chǎn)品線）、“STM32 L1”系列（1個產(chǎn)品線）及“STM32 F2”系列（1個產(chǎn)品線）。

右下為ART Accelerator的效果。Corex-M4 MCU“STM32 F4”的性能直線提高至168MHz。

F4系列定位于Cortex-M3 MCU中以高性能為賣點的F2系列的性能強化版。比如，F(xiàn)4系列將處理器內(nèi)核的工作頻率由F2系列的最大120MHz提高到了最大168MHz。意法半導(dǎo)體解釋稱，該系列采用該公司稱為“ART Accelerator”的高速合成技術(shù)，針對提高至168MHz的頻率，實現(xiàn)了DMIPS性能的直線提高。該公司展區(qū)的解說員表示，與閃存之間的64位寬連接起到了有效作用。

此外，A-D轉(zhuǎn)換器的速度為2.4M采樣/秒，SPI為37.5Mbit/秒，集成的多個電路速度都很快。另外，意法半導(dǎo)體展區(qū)的解說員稱，該公司還將在2012年推出基于Cortex-M0的MCU。

筆者向這位熱情的解說員詢問了很多問題。當(dāng)問及“ARM介紹說，以32bit進(jìn)行處理時，處理時間很短，耗電量（能量）比以8bit處理時還要小。其中，基于ARM內(nèi)核的32bit MCU可以取代8bit MCU。這是真的嗎？”時，該解說員回答說：“從普通用途來說，這是不可能的。實際上，包括我們公司（STMicro）在內(nèi)，都強化了8bit MCU，也許是這一原因，8bit MCU才沒有消失吧”。原來如此……。

可在同一環(huán)境下開發(fā)所有處理器芯片

美國德州儀器2009年5月通過收購Cortex-M3 MCU“Stellaris”制造商美國Luminary Micro，獲得了Stellaris業(yè)務(wù)，之后便迅速擴充了基于ARM的MCU產(chǎn)品線。該公司除了MCU之外，還備有基于Cortex-A8的宏處理器（不集成閃存、基于Cortex-A8及ARM-9的處理芯片）。

在一個開發(fā)環(huán)境下開發(fā)所有處理器芯片（右上介紹展板）。右下方為Cortex-A8微處理器“AM335x”的兩種開發(fā)板卡。

德州儀器的優(yōu)勢不僅在于這些基于ARM內(nèi)核的MCU及微處理器，而且可在名為Code Composer Studio的一個IDE環(huán)境下開發(fā)包括采用自主內(nèi)核的MCU及DSP產(chǎn)品在內(nèi)的所有處理器芯片，可以說開發(fā)環(huán)境及工具非常得力。解說員展示的開發(fā)板卡，可通過在基礎(chǔ)板卡上安裝子板卡，應(yīng)用于多種用途及評測，“沒有浪費”（該解說員）。

而且，開發(fā)/評測板卡的標(biāo)價也比較低。比如，3周前發(fā)布的、基于Cortex-A8的微處理器“AM335x”的全規(guī)格開發(fā)板卡“AM335x Evaluation Module”（TMDXEVM3358）只有995美元。該開發(fā)板卡裝有帶觸摸屏的7英寸液晶顯示器。一家日本半導(dǎo)體廠商的工程師感嘆道，“連我們公司都不會報出如此低的價格”。

德州儀器還在其展區(qū)的TMDXEVM3358旁邊，展出了BeagleBoard.org社區(qū)以低至89美元的參考價格供應(yīng)的“BeagleBone”。BeagleBoard.org社區(qū)為德州儀器旗下成員。其目的是面向重視成本的用戶，在基本沒有技術(shù)支持的情況下，提供各種工具及信息。對產(chǎn)品用途的劃分非常高明。

瞄準(zhǔn)的并非通用MCU

東芝曾在汽車相關(guān)展會上展出過基于Cortex-R4F的MCU（參閱本站報道2），但此次卻只在ET上展出了基于Cortex-M3的MCU。東芝曾先于富士通半導(dǎo)體宣布獲得了Cortex-M3的授權(quán)，但在這樣的展會上卻沒有為基于ARM內(nèi)核的MCU設(shè)置比富士通半導(dǎo)體更大的展示空間。

要說東芝不重視ARM內(nèi)核MCU，其實也并非如此。筆者向解說員詢問了現(xiàn)有MIPS類內(nèi)核MCU及ARM內(nèi)核MCU的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略，對方稱，“我們會繼續(xù)進(jìn)行MIPS類MCU的技術(shù)支持，但投放的新產(chǎn)品基本上都是ARM內(nèi)核MCU”。接下來，筆者又詢問該解說員東芝如何在競爭對手較多的ARM內(nèi)核MCU市場實現(xiàn)差異化。

對方回答說，“我們瞄準(zhǔn)的并不是通用MCU。打算憑借面向特定用途的ARM內(nèi)核MCU與其他公司競爭”。從東芝展區(qū)分發(fā)的宣傳資料確實可以看出這種傾向。其他公司一般是按參考設(shè)計介紹用途，而東芝的資料則是按用途介紹產(chǎn)品的。

東芝在本屆ET上展出的“M370群”瞄準(zhǔn)的是白色家電等產(chǎn)品的馬達(dá)控制用途。配備東芝自主開發(fā)、名為“矢量引擎（VE）”的矢量控制專用運算電路，可減輕Cortex-M3的負(fù)荷。該公司在其展區(qū)內(nèi)實施了將騰出的Cortex-M3運算能力用于軟件功率因數(shù)校正（PFC：power factor correction）控制的簡單演示。今后似乎還要追加用于其他用途的產(chǎn)品。

首次參展的兩家公司及兩家PLD企業(yè)也展出了采用ARM內(nèi)核的芯片

左上圖為賽普拉斯展區(qū)。右上圖為邁威爾展區(qū)的“PXA（ARMADA）510”區(qū)。圖中遠(yuǎn)處為超小型服務(wù)器。左下圖為阿爾特拉展區(qū)。右下圖為賽靈思展區(qū)。

此外，筆者看到的采用ARM內(nèi)核的LSI還包括，首次參加ET的美國賽普拉斯半導(dǎo)體/賽普拉斯日本、美國邁威爾半導(dǎo)體/邁威爾日本、美國PLD廠商阿爾特拉/阿爾特拉日本及美國賽靈思/賽靈思日本的產(chǎn)品。美國賽普拉斯/賽普拉斯日本的芯片為配備Cortex-M3的可編程SoC“PSoC-5”。賽普拉斯在其展區(qū)內(nèi)設(shè)置了PSocC專用區(qū)，進(jìn)行了頻繁的演示。

邁威爾通過從美國英特爾接手基于ARM內(nèi)核的處理器芯片業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了ARM架構(gòu)處理器內(nèi)核的自主設(shè)計。在本屆ET上，該公司展出了多款集成這種內(nèi)核的應(yīng)用處理器。比如，集成ARMv6/v7架構(gòu)處理器內(nèi)核“sheeva”的“PXA（ARMADA） 618”及“PXA（ARMADA）510”。該公司在其展區(qū)內(nèi)展示了將前者應(yīng)用于平板電腦的實例，以及將后者應(yīng)用于超小型服務(wù)器的實例。另外，就ARM內(nèi)核而言，ARMv6為ARM11的架構(gòu)，ARMv7為Cortex的架構(gòu)。

而且，PLD廠商阿爾特拉/阿爾特拉日本與賽靈思/賽靈思日本都介紹了混載Cortex-A9 MPCore內(nèi)核的28nm工藝FPGA。阿爾特拉/阿爾特拉日本的產(chǎn)品為“SoC FPGA”，賽靈思/賽靈思日本的產(chǎn)品為“Zynq-7000”群。

--來源：技術(shù)在線