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用8位单片机能通过软件实现外设功能吗?
发布日期:2004-10-27 点击次数:3853
 

您听说过每秒钟运行速度1亿次的8位单片机(MCU)吗?您可能为提高您的系统速度而不得不改用16位的单片机或用DSP。当您在设计您的系统时您可能需要多个串口,几路A/D和D/A,或一个红外数据收发器,最好还能有一个I2C/SPI串行外围接口,但您可能很难找到一个合适的单片机满足您的要求。如果采用SX系列超高速单片机,这些外部电路可以根据您的系统要求随时添加进您的单片机,而不会额外增加您的成本。

SX系列超高速单片机是美国SCENIX公司推出的,它的结构和指令与普通的单片机类似,但它利用其高速性能打造了一个单片机系统的全新概念“虚拟外设”。它把许多单片机会用到的功能通过模块化的软件来实现。由于这种软件模块相对独立,结构明晰,入口和出口参数已经定义好了,开发者无须知道模块是如何实现的,只需把需要的模块加到应用程序中去即可。

SCENIX公司为什么会想到这个主意呢?在8位嵌入式单片机领域中,单片机处理器的结构与20年前仍差不多,但是更加小巧,芯片上也集成了更多的外设功能和各种存储器,尺寸也更小。但是,如果将各种应用所需的功能都放在单片机内部便会使芯片面积增大,制造成本太高。通常,设计人员只能通过修改现有设计和重造掩膜,增加所需外设功能的硅片,才能增加单片机的功能,以满足不同领域应用的需要。而且,单片机的供应商为满足特定应用对不同性能的需要,必须制造同一器件的不同变体。例如,用于电视机遥控的单片机采用8位核心,外围硅片实现片内ROM和RAM、大量可编程I/O口、时钟产生电路和用于红外(IR)接口的通用异步收发器(UART)。相同的处理器核心增加了I2C接口就可用于录像机和摄像机。其它应用可能需要增加通信功能等等。


也有人尝试用处理器的部分能力来实现软件外设功能,但是,8位单片机的吞吐量通常限制了软件外设的使用。尽管有时在单片机中也加入一两种软件外设功能,但这些功能必须是简单的、吞吐量较低的而且对时间不敏感的,而复杂外设和高吞吐量外设功能仍需以硬件实现。例如,8位单片机的平均吞吐量接近4MIPS(每秒百万指令),用软件实现100kHz后台定时器约需要1.0MIPS吞吐量,19.2kbps的UART约需要1.5MIPS,(((模数转换器(ADC)约需5MIPS。这些功能占用单片机资源太多,往往只能通过硬件来实现。一些简单的功能,如I2C/SPI/MICROWIRE串行接口则可以通过软件来实现,许多工程师经常用软件实现低速UART作为硬件UART的补充,满足双UART的需要。但是如果需要高速或多软件UART,普通单片机就显得有点力不从心了,更别说A/D转换器、电机控制器和双音多频(DTMF)检测等其它功能了。对于那些实时性比较强或需要中断来实现的外围电路,普通的单片机由于速度和其中断响应的不可预见性而应用受到限制。


SCENIX采取了另一种可行的方法,即开发一种全新的适宜执行软件外设功能的8位单片机 结构。用软件实现硬件功能,在很多情况下无需进行专用芯片开发,能增加设计的灵活性,降低最終產品的整体成本,缩短上市周期。该芯片由科汇(亚太)公司代理,说情请查网址:scenix.com。
北京航空航天大学的何力民教授一直致力于单片机应用标准化方面的研究,他一直呼吁单片机的应用要避免低水平的重复开发。虚拟外设也就适应了单片机软件的标准化和模块化的要求。


 

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