行业资讯
16位MCU就是指16位微控制器。它是目前微控制器市场上的主力和不可或缺的重要部分。像富士通半导体就推出了各种全新汽车用器件,例如其F2MC-16FX家族的MB96610/620/630/640/650/660/670/680/690/6A0/6B0/6C0系列就是这方面的具体体现。这十二个系列新产品(53款产品)是包括仪表控制和车身控制应用的汽车16位微控制器,可以满足近期汽车市场的各种需求。 F2MC-16FX家族基于改进的CPU,显著增加了内部总线带宽。因此,程序执行速度变快,这可通过Dhrystone基准程序查看(Dhrystone 2.1与MB90340相比)。在相同的时钟频率下,16FX的速度比16LX约快3倍(取决于所使用的存储器型号)。例如,在24MHz下,16FX可实现多于11个的真实MIPS(Dhrystone 2.1)。当处理大型数据结构时,架构改进所带来的优势尤为明显(参见图1中的存储器型号“大型”)。但其优势还远不止这些,新技术和设计的改进使CPU频率可高达56MHz,这达到了32位处理器的处理性能范围。 16FX结合了16位和32位架构的优点。16位的指令集提高了C代码效率。指令流水线,一种在32位RISC领域里广为采用的技术,使得16FX可实现与RISC相似的性能。由于指令时钟周期减少了,用来达到相同性能所需的功耗也大大减少(与不带流水线的架构相比)。 与32位架构相比,16位总线宽度有利于实现低功耗。32位总线在提高功耗方面有更高的能力,尤其是在工作在高频率的情况下。使用最新的CMOS制程工艺也有利于更有效的利用硅片面积(实现更小的芯片)和实现更低的功耗。 16FX特有的低功耗特性包括降低的内部CPU供电电压,独立于CPU速度的可选择的外设时钟频率,和降低的指令周期数。这样下来,相比16LX,相同性能情况下16FX的功耗可降低80%。新产品实现了低功耗操作,同时可保持高处理性能。因此,它是支持AUTOSAR仪表控制和低功耗要求的车身控制(包括空调和母线转换模块BCM)的理想选择。
MCU(MicroControllerUnit)中文名称为多点控制单元,又称单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer),是指随着大规模集成电路的出现及其发展,将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。\x0d\x0a MCU的分类\x0d\x0aMCU按其存储器类型可分为MASK(掩模)ROM、OTP(一次性可编程)ROM、FLASHROM等类型。MASKROM的MCU价格便宜,但程序在出厂时已经固化,适合程序固定不变的应用场合;FALSHROM的MCU程序可以反复擦写,灵活性很强,但价格较高,适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途;OTPROM的MCU价格介于前两者之间,同时又拥有一次性可编程能力,适合既要求一定灵活性,又要求低成本的应用场合,尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。\x0d\x0a微控制器在经过这几年不断地研究,发展,历经4位,8位,到现在的16位及32位,甚至64位。产品的成熟度,以及投入厂商之多,应用范围之广,真可谓之空前。目前在国外大厂因开发较早,产品线广,所以技术领先,而本土厂商则以多功能为产品导向取胜。但不可讳言的,本土厂商的价格战是对外商造成威胁的关键因素。\x0d\x0a由于制程的改进,8位MCU与4位MCU价差相去无几,8位已渐成为市场主流;目前4位MCU大部份应用在计算器、车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD播放器、LCD驱动控制器、LCD游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等;8位MCU大部份应用在电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器(CallerID)、电话录音机、CRT显示器、键盘及USB等;16位MCU大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等;32位MCU大部份应用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN电话、激光打印机与彩色传真机;64位MCU大部份应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器(如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy)及高级终端机等。
从这款芯片的官网介绍来看:
【STM32F415xx,STM32F417xx】RM Cortex-M4 32b MCU+FPU, 210DMIPS, up to 1MB Flsh/192+4KB RM, crypto, USB OTG HS/FS, Ethernet, 17 TIMs, 3 DCs, 15 comm. interfces cmer
是32位的Cortex-M4内核的通用MCU
通用型:将可开发的资源(ROM、RAM、I/O、 EPROM)等全部提供给用户。
专用型:其硬件及指令是按照某种特定用途而设计,例如录音机机芯控制器、打印机控制器、电机控制器等。 根据总线或数据暂存器的宽度,单片机又分为1位、4位、8位、16位、32位甚至64位单片机。4位MCU大部份应用在计算器、车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD播放器、LCD驱动控制器、LCD游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等;8位MCU大部份应用在电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器(CallerID)、电话录音机、CRT显示器、键盘及USB等;8位、16位单片机主要用于一般的控制领域,一般不使用操作系统, 16位MCU大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等;32位MCU大部份应用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN电话、激光打印机与彩色传真机; 32位用于网络操作、多媒体处理等复杂处理的场合,一般要使用嵌入式操作系统。64位MCU大部份应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器(如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy)及高级终端机等。
8位MCU工作频率在16~50MHz之间,强调简单效能、低成本应用,在目前MCU市场总值仍有一定地位,而不少MCU业者也持续为8bit MCU开发频率调节的节能设计,以因应绿色时代的产品开发需求。
16位MCU,则以16位运算、16/24位寻址能力及频率在24~100MHz为主流规格,部分16bit MCU额外提供32位加/减/乘/除的特殊指令。由于32bit MCU出现并持续降价及8bit MCU简单耐用又便宜的低价优势下,夹在中间的16bit MCU市场不断被挤压,成为出货比例中最低的产品。
32位MCU可说是MCU市场主流,单颗报价在1.5~4美元之间,工作频率大多在100~350MHz之间,执行效能更佳,应用类型也相当多元。但32位MCU会因为操作数与内存长度的增加,相同功能的程序代码长度较8/16bit MCU增加30~40%,这导致内嵌OTP/FlashROM内存容量不能太小,而芯片对外脚位数量暴增,进一步局限32bit MCU的成本缩减能力。 下面以51单片机为例(MCS-51系列MCU是我国使用最多的单片机),根据其内部存储器的类型不同可以分为以下几个基本型:
1.无ROM型 :8031
2.ROM型:8051
3.EPROM型:8751
4.EEPROM 型:8951
5.增强型:8032/8052/8752/8952/C8051F
MCU按其存储器类型可分为无片内ROM型和带片内ROM型两种。对于无片内ROM型的芯片,必须外接EPROM才能应用(典型芯片为8031)。带片内ROM型的芯片又分为片内EPROM型(典型芯片为87C51)、MASK片内掩模ROM型(典型芯片为8051)、片内FLASH型(典型芯片为89C51)等类型,一些公司还推出带有片内一次性可编程ROM(One Time Programming, OTP)的芯片(典型芯片为97C51)。MASKROM的MCU价格便宜,但程序在出厂时已经固化,适合程序固定不变的应用场合;FLASH ROM的MCU程序可以反复擦写,灵活性很强,但价格较高,适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途;OTPROM的MCU价格介于前两者之间,同时又拥有一次性可编程能力,适合既要求一定灵活性,又要求低成本的应用场合,尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。
由于MCU强调是最大密集度与最小芯片面积,以有限的程序代码达成控制功能,因此当今MCU多半使用内建的MaskROM、OTP ROM、EEPROM或Flash内存来储存韧体码,MCU内建Flash内存容量从低阶4~64KB到最高阶512KB~2MB不等。 MCU根据指令结构又可分为CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)和RISC(Reduced Instruction Set Comuter,精简指令集计算机微控制器)
从位数来说:8位、16位、32位、64位
从应用上来说:不同公司有不同的内核,比如51内核、pic内核、freescale内核、arm内核(arm7、arm9、arm11等等)、MIPS内核、X86内核
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