从内核构架和制作工艺着手,了解工业互联网中低功耗设计

ZLG致远电子 2018-03-05 08:37 次阅读

ARM9性能不够?Cortex-A8成本偏高?528MHz主频的Cortex-A7是否能填补空缺呢?若528MHz的主频略有欠缺,那800MHz主频的Cortex-A7是否能打消您的疑虑呢?

微电子行业的高速发展,MCU的内核也在迅猛发展,工程师们对MCU的选型也提出了更高的功能和性能方面的需求。嵌入式MCU选型主要是以性能和外围功能为主。下面我们来主要看下Cortex-A7和Cortex-A8的性能和外围功能的区别。    

   

图1 ARM发布的内核构架时间

首先,我们了解下ARM Cortex-A系列内核的发布时间。 我们从图1,可以看出Cortex-A8发布的时间很早,是属于ARMv7-A架构的第一款Cortex-A系列的内核;Cortex-A7是后期才发布的,集合了前期发布内核的优点,弥补缺点,在性能和功能上都有很大的增强。

其次,我们看下Cortex-A7和Cortex-A8性能。MCU的性能表现主要是以内核构架和制作工艺。我们先看下Cortex-A7和Cortex-A8内核构架图。

图2 Cortex-A7内核

Cortex-A7 处理器是一种由ARM公司推出的基于ARMv7-A架构的高能效处理器,采用28nm/40nm制造工艺,可实现单核多核MCU。该处理器与其他Cortex-A系列处理器开发的程序完全兼容,并借鉴了Cortex-A15高性能处理器的设计,采用了包括虚拟化、大物理地址扩展 (LPAE) NEON 高级 SIMD 和 AMBA 4 ACE 一致性等全新技术。Cortex-A7 处理器着重考虑了性能与功耗间的平衡。

图3 Cortex-A8内核

ARM Cortex-A8处理器在2005年被引入市场,作为ARMv7-A架构的第一个处理器,采用45nm/65nm制造工艺。Cortex-A8可作为高性能单核处理器使用,广泛应用于嵌入式领域,智能手机,上网本,打印机和各种其他消费类设备等移动消费类设备。自推出以来,Cortex-A8处理器已经被Cortex-A15和Cortex-A17处理器所取代,但它在高性能32位计算竞争中代表着转折点,并且仍然广泛部署在 许多嵌入式应用。

从上面的内核构架可以看出,Cortex-A8处理器是第一款ARMv7-A架构的处理器,是高性能的的单核处理器。Cortex-A7作为最新ARMv7-A架构的MCU,并借鉴了Cortex-A15高性能处理器的设计,性能有很大的提升。从制造工艺上,Cortex-A7用28nm/40nm的制造工艺比Cortex-A8的45nm/65nm,在功耗方面Cortex-A7有很大优势。

最后,针对Cortex-A7和Cortex-A8的内核,我们来选择市面上主流的代表MCU,进行简单外围接口对比。我们将选择800M主频的Cortex-A7和Cortex-A8的MCU进行对比,分别是Freescal Cortex-A7 i.MX 6ULL和某知名品牌Cortex-A8 AM335X。

表1 外围接口对比表   

通过表一,可以看出Cortex-A7和Cortex-A8内核的MCU,外围接口都很丰富,Cortex-A7内核的MCU参考了Cortex-A8内核的MCU外围资源,使得Cortex-A7内核的MCU更加贴近嵌入式的应用,尤其是8串口设计,极大的解决了工业场合对多串口的需求,高速SD卡接口的设计,解决了大数据的存储问题。

致远电子的M6Y2C是一款工业控制核心板,采用 Freescale Cortex-A7 800MHz主频的处理器,以先进的电源管理架构带来更低功耗。标配8路UART、2路USB OTG、2路CAN-Bus、2路以太网等接口;标配256MB DDR3和256MB NAND Flash、硬件看门狗;通过严格EMC和高低温测试,确保核心板在严酷的环境下稳定工作。

 图4 M6Y2C-256F256LI-T核心板

总结,以上我们通过分析Cortex-A7和Cortex-A8内核构架和制作工艺,可以看出在同性能情况下Cortex-A7的低功耗表现得尤为突出,符合目前市面上对嵌入式设备需求。通过外围接口的对比,我们看出Cortex-A7内核的MCU外围接口丰富,符合目前嵌入式设备要求的单芯片解决方案。根据Cortex-A7市场推广,Cortex-A7内核的MCU价格会低于Cortex-A8内核的MCU,所以在Cortex-A7内核的MCU进入市场会对Cortex-A8内核的MCU市场,有很大的冲击,将会在客户新产品设计上占有很大市场。

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原文标题:低功耗工业互联网网关解决方案

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