通過分布式處理提升處理器效率

UDB陣列可支持高達(dá)24個(gè)UDB，支持靈活的布線矩陣，用戶能夠?qū)⒍鄠€(gè)UDB連接在一起，以實(shí)現(xiàn)更大和更復(fù)雜的處理功能。

圖2

模擬子系統(tǒng)：PSoC 3和PSoC 5系列還具有高性能和可編程模擬子系統(tǒng)，它包含創(chuàng)建完整模擬信號鏈所需的所有部件，包括高達(dá)20位的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，用于信號調(diào)節(jié)的數(shù)字過濾器，以及數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換。在本次關(guān)于分布式處理的討論場景下，模擬子系統(tǒng)能夠在將模擬輸入發(fā)送至數(shù)字子系統(tǒng)或CPU進(jìn)行進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理前，對模擬輸入進(jìn)行處理。

可編程布線和互聯(lián)子系統(tǒng)：它位于框圖的最右側(cè)，可編程布線和互聯(lián)子系統(tǒng)包含靈活的布線矩陣，布線矩陣與I/O以及數(shù)字、模擬和CPU子系統(tǒng)相連。該功能塊具備相應(yīng)的能力，使用它，能夠定義將芯片上的信號路由至何處，并能創(chuàng)建多路子系統(tǒng)的處理系統(tǒng)。

分布式處理的示例

至此，我們已了解了用來創(chuàng)建分布式處理子系統(tǒng)的可用工具，現(xiàn)在我們將考察如何使用分布式處理來提升系統(tǒng)效率。在這里，我們將考察一個(gè)分布式處理應(yīng)用的真實(shí)示例。Sensored無刷直流（BLDC）電機(jī)控制即是能夠展示這類分布式處理優(yōu)點(diǎn)的常見的嵌入式控制功能

控制帶傳感器的BLDC的傳統(tǒng)方法是，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并導(dǎo)致三個(gè)霍耳效應(yīng)傳感器的邏輯電平改變狀態(tài)，在典型的帶傳感器的 BLDC MCU控制系統(tǒng)中，當(dāng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，處理器接收IO中斷信號。CPU隨后將調(diào)整連接至PWM輸出和驅(qū)動(dòng)的電機(jī)線圈。這會在CPU上造成較重的中斷負(fù)擔(dān)，降低服務(wù)于中斷功能的CPU MIPS，而不是執(zhí)行應(yīng)用程序需要更多關(guān)注的其他處理功能。此外，電機(jī)運(yùn)行越快，CPU中斷就越頻繁。不僅如此，為應(yīng)用增加額外電機(jī)還會使問題進(jìn)一步復(fù)雜，這是因?yàn)?，無法可靠地對兩臺（或多臺）電機(jī)進(jìn)行同步以確保霍爾傳感器不會同時(shí)觸發(fā)，獨(dú)立的中斷具有相同的優(yōu)先級。

必定有其他方式，是嗎？的確如此。PSoC 3和PSoC 5系列的架構(gòu)給出了在微處理器陣列上執(zhí)行分布式處理的良好示例，可將這類中斷密集型操作卸載。通過在UDB的PLD單元中簡單地實(shí)施硬件查找表，就不必再中斷CPU。取而代之的是，將中斷發(fā)送至CPU中斷控制器，霍爾效應(yīng)傳感器輸入直接送至硬件查找表，隨后確定將用于接收PWM信號的輸出。在該實(shí)施方案中，僅當(dāng)電機(jī)速度變化時(shí)CPU才會中斷。

這只不過是使用分布式處理降低主CPU負(fù)擔(dān)并提升系統(tǒng)效率的一個(gè)例子，還有很多實(shí)施分布式處理的示例，包括中斷密集型應(yīng)用，其中，CPU需參考數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并作出決策。通過在UDB架構(gòu)中實(shí)施查找表、并使用UDB數(shù)據(jù)路徑元素對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，CPU將不再需要處理中斷事宜。

分布式處理應(yīng)用的另一示例是，將DMA用于數(shù)據(jù)傳輸密集型應(yīng)用，如I2S對USB（記錄）、或USB對I2S（放出）應(yīng)用。通過在UDB架構(gòu)中實(shí)施I2S塊，使用DMA在處理過程中、在兩個(gè)功能塊和SRAM塊之間傳輸數(shù)據(jù)，只需很少的CPU周期來控制數(shù)據(jù)流。以這種方式使用DMA，在基于脈沖密集型方案的通信協(xié)議應(yīng)用中，能帶來極大的好處，如USB以及具有可靠數(shù)據(jù)速率的應(yīng)用（如I2S）。

通過提供更高效的處理器和功耗更低的處理技術(shù)，CPU廠家和MCU供應(yīng)商致力于不斷降低功耗并提升系統(tǒng)效率，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)者，我們也應(yīng)尋找機(jī)會，設(shè)計(jì)出具有更低功耗和更高效率的嵌入式系統(tǒng)。隨著新PSoC 3和PSoC 5平臺的發(fā)布，工程師的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具庫中現(xiàn)在有了另一工具。將嵌入式應(yīng)用視為處理功能的組合，分解處理功能，并在處理子系統(tǒng)陣列上分配這些處理功能，工程師們現(xiàn)在能夠優(yōu)化其嵌入式系統(tǒng)的效率，并降低系統(tǒng)功耗。