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用8位單片機(jī)能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)外設(shè)功能嗎?
用8位單片機(jī)能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)外設(shè)功能嗎?
 更新時(shí)間:2008-7-26 20:15:13  點(diǎn)擊數(shù):2
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 您聽(tīng)說(shuō)過(guò)每秒鐘運(yùn)行速度1億次的8位單片機(jī)(MCU)嗎?您可能為提高您的系統(tǒng)速度而不得不改用16位的單片機(jī)或用DSP。當(dāng)您在設(shè)計(jì)您的系統(tǒng)時(shí)您可能需要多個(gè)串口 , 幾路A/D和D/A,或一個(gè)紅外數(shù)據(jù)收發(fā)器,最好還能有一個(gè)I2C/SPI串行外圍接口,但您可能很難找到一個(gè)合適的單片機(jī)滿(mǎn)足您的要求。如果采用SX系列超高速單片機(jī),這些外部電路可以根據(jù)您的系統(tǒng)要求隨時(shí)添加進(jìn)您的單片機(jī),而不會(huì)額外增加您的成本。

  SX系列超高速單片機(jī)是美國(guó)SCENIX公司推出的,它的結(jié)構(gòu)和指令與普通的單片機(jī)類(lèi)似,但它利用其高速性能打造了一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的全新概念“虛擬外設(shè)”。它把許多單片機(jī)會(huì)用到的功能通過(guò)模塊化的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于這種軟件模塊相對(duì)獨(dú)立,結(jié)構(gòu)明晰,入口和出口參數(shù)已經(jīng)定義好了,開(kāi)發(fā)者無(wú)須知道模塊是如何實(shí)現(xiàn)的,只需把需要的模塊加到應(yīng)用程序中去即可。

SCENIX公司為什么會(huì)想到這個(gè)主意呢?

  在8位嵌入式單片機(jī)領(lǐng)域中,單片機(jī)處理器的結(jié)構(gòu)與20年前仍差不多,但是更加小巧,芯片上也集成了更多的外設(shè)功能和各種存儲(chǔ)器,尺寸也更小。但是,如果將各種應(yīng)用所需的功能都放在單片機(jī)內(nèi)部便會(huì)使芯片面積增大,制造成本太高。通常,設(shè)計(jì)人員只能通過(guò)修改現(xiàn)有設(shè)計(jì)和重造掩膜,增加所需外設(shè)功能的硅片,才能增加單片機(jī)的功能,以滿(mǎn)足不同領(lǐng)域應(yīng)用的需要。而且,單片機(jī)的供應(yīng)商為滿(mǎn)足特定應(yīng)用對(duì)不同性能的需要,必須制造同一器件的不同變體。例如,用于電視機(jī)遙控的單片機(jī)采用8位核心,外圍硅片實(shí)現(xiàn)片內(nèi)ROM和RAM、大量可編程I/O口、時(shí)鐘產(chǎn)生電路和用于紅外(IR)接口的通用異步收發(fā)器(UART)。

  相同的處理器核心增加了I2C接口就可用于錄像機(jī)和攝像機(jī)。其它應(yīng)用可能需要增加通信功能等等。 也有人嘗試用處理器的部分能力來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件外設(shè)功能,但是,8位單片機(jī)的吞吐量通常限制了軟件外設(shè)的使用。盡管有時(shí)在單片機(jī)中也加入一兩種軟件外設(shè)功能,但這些功能必須是簡(jiǎn)單的、吞吐量較低的而且對(duì)時(shí)間不敏感的,而復(fù)雜外設(shè)和高吞吐量外設(shè)功能仍需以硬件實(shí)現(xiàn)。例如,8位單片機(jī)的平均吞吐量接近4MIPS(每秒百萬(wàn)指令),用軟件實(shí)現(xiàn)100kHz后臺(tái)定時(shí)器約需要1.0MIPS吞吐量,19.2kbps的UART約需要1.5MIPS,(((模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)約需5MIPS。這些功能占用單片機(jī)資源太多,往往只能通過(guò)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。一些簡(jiǎn)單的功能,如I2C/SPI/MICROWIRE串行接口則可以通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),許多工程師經(jīng)常用軟件實(shí)現(xiàn)低速UART作為硬件UART的補(bǔ)充,滿(mǎn)足雙UART的需要。

  但是如果需要高速或多軟件UART,普通單片機(jī)就顯得有點(diǎn)力不從心了,更別說(shuō)A/D轉(zhuǎn)換器、電機(jī)控制器和雙音多頻(DTMF)檢測(cè)等其它功能了。對(duì)于那些實(shí)時(shí)性比較強(qiáng)或需要中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的外圍電路,普通的單片機(jī)由于速度和其中斷響應(yīng)的不可預(yù)見(jiàn)性而應(yīng)用受到限制。 SCENIX采取了另一種可行的方法,即開(kāi)發(fā)一種全新的適宜執(zhí)行軟件外設(shè)功能的8位單片機(jī) 結(jié)構(gòu)。用軟件實(shí)現(xiàn)硬件功能,在很多情況下無(wú)需進(jìn)行專(zhuān)用芯片開(kāi)發(fā),能增加設(shè)計(jì)的靈活性,降低最終產(chǎn)品的整體成本,縮短上市周期。該芯片由科匯(亞太)公司代理。

 

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