迁移路径适用于低成本32位MCU

传统上，低端8位和16位器件为微控制器市场提供服务，这是一个功能要求有限且对成本敏感的用户群。但随着应用需求的发展和行业希望将多个MCU整合到单个设备中，组织正在关注如何迁移到价格合理的32位平台。

在许多新技术出现的帮助下，现在可以肯定的是，32位微控制器将在16位和高端8位MCU传统成本范围内推出。

丰富的MCU应用意味着新的微处理器架构内核必须是可合成的可用。此外，应用程序的数量要求微处理器架构必须是开放的，以使硅供应商能够集成他们需要的外围设备而不是微处理器提供商设置的外围设备。

挑战是启用32-微处理器核心位于16位市场的成本标准。制造微控制器的成本主要取决于封装。因此，为了降低生产32位微控制器的成本，业界应该考虑如何使用较旧的，较便宜的制造工艺，如0.35,0.25和0.18微米;如何减小微控制器的尺寸以最小化硅面积;以及它如何消除多余的引脚，特别是对于50引脚以下的封装。

通常，微控制器的最大标准组件是用于指令存储的闪存和用于数据存储的SRAM。为了最大限度地减少物理区域，业界需要考虑如何促进最终用户更好地利用这些资源。反过来，这将支持更小的封装，允许使用更老，更便宜的工艺技术。

通过使用下一代32位指令集架构来实现闪存本身的优化是可能的。更高的代码密度，从而优化实现特定任务所需的闪存量。

优化SRAM是微处理器如何命令并将数据存储在内存中的问题。技术包括未对齐数据支持，这使得处理器能够将多种数据类型彼此相邻地存储。也可以使用比特带。这允许程序员在没有处理开销的情况下操作单个内存位，确保在需要存储和操作单一数据的应用程序中100％的内存利用率，例如标志，开关或LED的状态。

通过将新技术应用于主处理器内核的实现，还可以降低32位器件的成本。此外，某些封闭系统外设（例如总线矩阵，中断控制器和调试功能）的紧密集成可以减少整个系统门数，从而减少所需的硅面积。其他更具体的功能可以集成在电路板上，包括硬件划分和单周期乘法。这两个特性已经被证明可以将门数减少30％以上。

同样，非常紧密耦合的中断控制器的实现减少了通用控制器所需的门数，并且减少了一半进入中断所需的周期数，以及在待处理中断之间移动的周期数量减少85％。这在控制领域尤其重要。

外围设备可以说是微控制器最重要的组成部分。然而，令人惊讶的是，这些可以为生产低成本32位器件提供最大的物理面积节省。仔细检查8位和16位微控制器上提供的许多常见外设，很明显许多模块包含许多额外的电路来弥补微处理器的限制：例如，深FIFO和额外的寄存器组在UART上以及数模转换器上的附加插值电路。向更高性能的32位控制器的转变消除了对大多数这种“隐藏”电路的需求，从而实现了更小的外设。例如，更宽的总线架构可以使数据更快地移入和移出通信端口，并且核心处理能力的提高消除了对外部插值的需求。

所有32位微控制器都有更好的调试比传统的8位和16位微控制器。尽管如此，系统可见性和调试简便性方面的巨大进步还是以支持JTAG调试端口的五针开销为代价。虽然对于具有更多引脚数的器件（例如超过50个引脚）而言，开销不是问题，但它肯定会给市场低端设备带来问题，这些设备可能只有20个引脚或更少。在那里，开销可能占总引脚的25％，因此封装成本增加了25％。

为了构建成本低于1美元的32位微控制器，处理器设计人员一直在研究新的方法来开发片上调试信息不那么干扰。其中一个例子就是单线调试端口，它使微控制器设计人员能够在一个引脚上提供JTAG的所有功能（除了或替代传统的JTAG端口）。

Haydn Povey（[e-mail]）是ARM（加利福尼亚州桑尼维尔）的MCU产品经理。