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时间:2018-12-04
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1、MCU的架构详解 Microcontroller(微控制器)又可简称MCU或μC,也有人称为单芯片微控制器(SingleChipMicrocontroller),将ROM、RAM、CPU、I/O集合在同一个芯片中,为不同的应用场合做不同组合控制。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
2、威胁的关键因素。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;针对4位MCU,大部份供货商采接单生产,目前4位MCU大部份应用在计算器、车表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CDPlayer、LCD驱动控制器、LCDGame、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、CRTDisplay、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
3、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。 而在MCU开发方面,以架构而言,可分为两大主流;RISC(如HOLTEKHT48XXX系列)与CISC(如华邦W78系列)。RISC(ReducedInstrucTIonSetComputer)代表MCU的所有指令
4、都是利用一些简单的指令组成的,简单的指令代表MCU的线路可以尽量做到最佳化,而提高执行速率,相对的使得一个指令所需的时间减到最短。HOLTEK的HT46XX(A/DMCU系列)HT47XX(RtoFMCU系列)HT48XX(一般I/OMCU系列)HT49XX(LCDMCU系列)便是采用RISC结构来设计。不管是RISC或是CISC(ComplexInstrucTIonSetComputer),设计MCU的目的便是为人类服务的,对于RISC来说,因为指令集的精简,所以许多工作都必须组合简单的指令,而针对较复杂组合的工作便需要由
5、『编译程序』(compiler)来执行,而CISCMCU因为硬件所提供的指令集较多,所以许多工作都能够以一个或是数个指令来代替,compiler的工作因而减少许多。 以一个数值运算程序来说,使用CISC指令集的MCU运算对于一个积分表达式可能只需要十个机器指令,而RISCMCU在执行相同的程序时,却因为CPU本身不提供浮点数乘法的指令,所以可能需要执行上百个机器指令(但每一个指令可能只需要CISC指令十分之一的时间),而由程序语言转换成机器指令的动作是由程序语言的Compiler来执行,所以在RISCMCU的Compi
6、ler便会较复杂。因为同样一个高级语言A=B*C的运算,在RISCMCU转换为机器指令可能有许多种组合,而每一种组合的『时间/空间』组合都不尽相同。所以RISC与CISC的取舍之间,似乎也是MCU硬件架构与软件(Compiler)的平衡之争,应该没有绝对优势的一方,只能说因应不同的需求而有不同的产品,例如工作单纯的打印机核心MCU,便适合使用效能稳定,但单位指令效率较佳的RISCMCU。 MCU的基本构架: 以架构而言,MCU可分为两大主流∶RISC与CISC。RISC(ReducedInstrucTIonSetComp
7、uter)代表MCU的所有指令都是利用一些简单的指令组成的,简单指令代表MCU的线路可以尽量做到最佳化,提高执行速率可使指令所需的时间减到最短。HOLTEK公司的HT46XX、HT47XX、HT48XX、HT49XX便是采用RISC结构来设计。 不管是RISC或是CISC(ComplexInstrucTIonSetComputer),设计MCU的目的都是为人类服务的,对於RISC来说,因为指令集的精简,所以许多工作都必须组合简单的指令,而针对较复杂组合的工作便需要由“编译程序(compiler)”来执行,而CISCMCU因
8、为硬体所提供的指令集较多,所以许多工作都能够以一个或是数个指令来代替,编译程序的工作因而减少许多。 一般来说,MCU基本架构包括有程式记忆体(ProgramROM)、累积器(Accumulator)、寄存器(Register)、堆叠(Stack)及堆叠指标(StackPointer)、I
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