基于ARM的系統(tǒng)構(gòu)件塊有助于優(yōu)化整個(gè)MCU開(kāi)發(fā)周期

如今，對(duì)成本敏感的微控制器市場(chǎng)需要可使產(chǎn)品功能緊密地適合應(yīng)用的高層次系統(tǒng)集成。PCB尺寸、電源消耗和材料成本的壓力也需要比以往更高層次的系統(tǒng)集成。此外，穩(wěn)壓器、電壓不足檢測(cè)器、上電復(fù)位等電源接口與晶振/PLL、系統(tǒng)定時(shí)器等定時(shí)單元一樣，都需要在片內(nèi)得到實(shí)現(xiàn)。

為緊密地適合應(yīng)用，存儲(chǔ)器、外圍設(shè)備與連接之間的正確組合非常重要。對(duì)存儲(chǔ)器的需求在類型和密度上是不同的。小容量的引導(dǎo)ROM、RAM工作區(qū)以及用于存儲(chǔ)軟件和參考數(shù)據(jù)的片上閃存都是必需的，但不同應(yīng)用對(duì)密度需求不一樣。NAND或NOR閃存、SDRAM等各種存儲(chǔ)器類型和密度都需要高效率的外部接口。在連接性方面，微控制器一般需要提供USB、以太網(wǎng)、CAN、SPI或USART總線連接，而為保證安全性，可能還需要AES或DES加速器。此外，許多應(yīng)用還需要微控制器具有模擬功能。

與外圍設(shè)備組合變化多樣不同，處理器內(nèi)核的可選范圍很窄。只有少數(shù)幾種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCU內(nèi)核占市場(chǎng)主導(dǎo)地位，ARM則是32位MCU內(nèi)核的代表之一。

圖題：基于ARM的MCU系統(tǒng)級(jí)芯片AT91SAM7S的架構(gòu)平臺(tái)。

應(yīng)用開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)易性是一個(gè)關(guān)鍵要求，而且常常是最重要的。最基本的要求就是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)工具必須易于使用且價(jià)格合理。此外，MCU還應(yīng)該提供所有片上外圍設(shè)備的低層器件驅(qū)動(dòng)程序和標(biāo)準(zhǔn)通信接口的協(xié)議堆棧。這些都將大大減少應(yīng)用開(kāi)發(fā)的時(shí)間和成本。如果應(yīng)用需要操作系統(tǒng)，那么該操作系統(tǒng)應(yīng)該已具備與MCU架構(gòu)的接口，并且可以很容易集成到軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境中。

基于微控制器的應(yīng)用在不斷發(fā)展。一些產(chǎn)品的生命周期，特別是消費(fèi)類電子產(chǎn)品的生命周期只有短短數(shù)月的時(shí)間，因此新型產(chǎn)品必須具有更強(qiáng)的性能、更簡(jiǎn)單的用戶接口以及更小的外形尺寸，而且其價(jià)格也更低。為支持這種最終用戶產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，位于系統(tǒng)中心的微控制器必須不斷發(fā)展。不過(guò)，向更高級(jí) MCU升級(jí)的過(guò)程必須簡(jiǎn)單，并要盡可能避免發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。在硬件層面上，這要求同一系列中不同器件的封裝和引腳必須兼容；而在軟件層面上，關(guān)鍵是要能復(fù)用已有的軟件模塊，并能夠方便地集成新模塊。

基于ARM的模塊化系統(tǒng)構(gòu)件

Atmel公司應(yīng)對(duì)這些需求的策略是關(guān)注整個(gè)MCU產(chǎn)品生命周期，在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ARM微處理器內(nèi)核的基礎(chǔ)上為存儲(chǔ)器、外圍設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)通信接口開(kāi)發(fā)了一系列IP模塊。軟件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、通信接口的協(xié)議堆棧、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具都對(duì)這些IP模塊提供支持。這些IP模塊將被嵌入到整個(gè)產(chǎn)品系列使用的公共架構(gòu)平臺(tái)中。同一系列的器件具有相同的封裝和引腳，這是為了實(shí)現(xiàn)最大化復(fù)用并快速開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品，以滿足用戶對(duì)降低產(chǎn)品成本和縮短開(kāi)發(fā)周期的需求。

1. 架構(gòu)平臺(tái)

基于ARM的MCU系統(tǒng)級(jí)芯片的典型架構(gòu)平臺(tái)如圖所示。每個(gè)存儲(chǔ)器模塊、外圍設(shè)備和通信接口都是一個(gè)獨(dú)立的模塊。這些模塊經(jīng)過(guò)單獨(dú)開(kāi)發(fā)和測(cè)試，可以針對(duì)每個(gè)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行參數(shù)化處理(如閃存或SRAM存儲(chǔ)器的密度)。外圍設(shè)備模塊可被軟件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序支持，這些用C/C++編寫(xiě)的驅(qū)動(dòng)程序已被集成到應(yīng)用代碼中。針對(duì)每個(gè)目標(biāo)應(yīng)用，可以選擇最佳的存儲(chǔ)器、外圍設(shè)備和通信接口配置。為盡可能滿足相同應(yīng)用領(lǐng)域中不同用戶的需要，Atmel還開(kāi)發(fā)了一系列具有不同存儲(chǔ)器密度的器件，該系列中的每個(gè)器件都具有相同封裝和引腳。

這個(gè)架構(gòu)平臺(tái)具有許多公用特性。所有器件都采用相同的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ARM處理器內(nèi)核，而且所有外圍設(shè)備和通信接口都具有一個(gè)被映射到處理器地址空間的公共寄存器結(jié)構(gòu)。通過(guò)復(fù)用已有的代碼，這將大大減少軟件開(kāi)發(fā)的費(fèi)用。