從8或16位微控制器向32位SoC轉(zhuǎn)變

　　長久以來，人們一直認(rèn)為微控制器就是系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)8位或16位處理器，僅僅具有一些簡單功能。如今，這種觀念似乎已經(jīng)過于陳舊了。受到日益復(fù)雜的高級應(yīng)用程序推動(dòng)，微控制器已經(jīng)得到了長足的發(fā)展，能夠提供足夠的功率和內(nèi)置外圍設(shè)備，成為一個(gè)獨(dú)立的"系統(tǒng)"。事實(shí)上，人們所說的"片上系統(tǒng)"　(system-on-chip, 即SoC)，指的就是這些功能強(qiáng)大的微控制器。

　　從8位和16位微控制器向32位SoC的轉(zhuǎn)變需要經(jīng)過許多慎重的考慮，常常意味著人們需要學(xué)習(xí)一個(gè)新的CPU結(jié)構(gòu)、投資新的開發(fā)工具及移接現(xiàn)有的軟件。只要做了正確的決定，從長遠(yuǎn)的眼光看，重大的投資必將得到相應(yīng)的回報(bào)。本文將提供一些主要的注意事項(xiàng)，幫助您做出正確的決定，并對可能的回報(bào)作出預(yù)計(jì)。

　　何時(shí)嘗試？

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)者要做的第一個(gè)決定就是：何時(shí)嘗試？其中最主要的考慮因素是微控制器目前及今后要運(yùn)行的應(yīng)用程序。下列參考標(biāo)準(zhǔn)有助于決定是否應(yīng)當(dāng)使用一個(gè)更強(qiáng)大的處理器，還是簡單地維持現(xiàn)狀。

　　具有以下特征的應(yīng)用程序更適合傳統(tǒng)的8位和16位微控制器：
　　· 簡單功能(< 100MHz)
　　· 沒有或粗略的用
戶接口經(jīng)驗(yàn)
　　· 使用匯編語言編輯的應(yīng)用程序
　　· 專門定制的操作系統(tǒng)

　　相反的，具有以下特征的應(yīng)用程序更適合基于標(biāo)準(zhǔn)的32位SoC：
　　· 運(yùn)算功能強(qiáng)大 (> 100MHz)
　　· 豐富的用戶接口經(jīng)驗(yàn)（圖像，接觸）
　　· 豐富的多媒體支持（MP3, WMA, MPEG, JPEG）
　　· 使用公開易得的軟件
　　· 重視成本的完整系統(tǒng)
　　· 安全性和密碼技術(shù)

　　以上所做的比較也代表了對微控制器的兩種不同定義--究竟是一個(gè)可編程"部分"，還是一個(gè)包括了軟硬件、外設(shè)及用戶接口的"電腦系統(tǒng) "？

　　了解您的應(yīng)用程序--現(xiàn)在的和將來的

　　在選擇合適的微控制器時(shí)，另一個(gè)重要因素就是正確評估應(yīng)用程序的發(fā)展方向。下列問題應(yīng)該引起人們的關(guān)注：

　　今后，我的應(yīng)用軟件會變得更為復(fù)雜嗎？如果答案是肯定的，那么您必須選擇一個(gè)新的CPU結(jié)構(gòu)，它應(yīng)該能夠提供很多具有不同性能和特征的、且價(jià)格多樣的SoC。這個(gè)結(jié)構(gòu)不僅能夠滿足今天的需求，更能適合以后的發(fā)展。

　　除非即有的軟件能夠以小搏大，否則應(yīng)用開發(fā)是否會變得更為昂貴？隨著軟件變得日益復(fù)雜，用戶定制的開發(fā)成本也隨之提高。這令使用即有軟件（無論該軟件是購買、免費(fèi)，還是獲取版權(quán)），都顯得非常有吸引力。然而，即有軟件一般都在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的或大眾化的平臺上運(yùn)行。所以，如果您的應(yīng)用程序依賴其他即有軟件，那么請選擇一個(gè)具備強(qiáng)大支持功能的CPU結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)。

　　我的應(yīng)用程序必須在各種操作系統(tǒng)中運(yùn)行嗎？某些公司使用的應(yīng)用軟件包括中間件。對于他們來說，這個(gè)問題尤其相關(guān)。這是因?yàn)?，支持的操作系統(tǒng)越多，蘊(yùn)含的商機(jī)就越大。因此，一個(gè)已植入各種操作系統(tǒng)的CPU是很好的選擇。Linux和Windows CE都是32位嵌入式SoC中比較優(yōu)秀的常用操作系統(tǒng)。

　　是否會有一些我的應(yīng)用程序必須遵循的硬件或軟件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)？這是一個(gè)涉及標(biāo)準(zhǔn)兼容性的問題。選擇一個(gè)新的SoC時(shí)，人們通常會問，它是否具有ANSI-C編譯器，它的數(shù)學(xué)協(xié)同處理器是否支持IEEE-754浮點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)，是否具有USB 1.1或2.0兼容主機(jī)接口。如果您的應(yīng)用程序必須遵循某些軟件標(biāo)準(zhǔn)，比如：TCP/IP或USB/OpenHCI，您必須從如何得到網(wǎng)絡(luò)堆棧開始考慮。某些完備的操作系統(tǒng)提供整合協(xié)議堆棧，另一些卻不提供。

　　選擇中的考慮因素

　　在本文的開頭，我們就幫助您分析了應(yīng)用軟件及諸多注意事項(xiàng)。現(xiàn)在，我們將幫助您選擇正確的SoC解決方案。雖然對于不同的應(yīng)用軟件有許多具體的技術(shù)細(xì)節(jié)需要考慮，但我們?nèi)钥偨Y(jié)出了經(jīng)營方面三個(gè)主要的、具有普遍意義的問題。

　　該處理器內(nèi)核是否得到了業(yè)界的廣泛支持？目前有許多32位CPU結(jié)構(gòu)可供選擇。ARM等基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)占領(lǐng)了很大的市場，得到了大部分軟件及開發(fā)工具的支持。這為各公司提供了廣泛的軟件和工具選擇。有效利用第三方軟件和工具，有助于大幅縮小開發(fā)成本和上市周期。

　　該SoC外設(shè)混合是否能夠滿足現(xiàn)在及將來的需求？在芯片上集成恰當(dāng)?shù)男阅軐⒋蟠蠼档拖到y(tǒng)材料單（Bill-of-Materials，BoM）成本。對于外設(shè)的考慮，不僅要照顧到今天的需求，同樣也應(yīng)該照顧到將來。考察哪些SoC供應(yīng)商提供的產(chǎn)品具備滿足您潛在需求的平臺，這將令您在眾多產(chǎn)品中正確權(quán)衡您的軟件投資。

　　該SoC包括哪些系統(tǒng)軟件和支持？正如上面提及，系統(tǒng)軟件及支持和硅一樣，在判斷一個(gè)嵌入式方案優(yōu)劣時(shí)具有非常重要的作用。落后的軟件和支持會造成進(jìn)度延遲，因而錯(cuò)失重要的市場機(jī)遇。應(yīng)重點(diǎn)考察SoC是否支持以下技術(shù)：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)（如：Linux, WinCE）、源代碼、完整的軟件驅(qū)動(dòng)器、參考設(shè)計(jì)和帶有BSP的完整評估板。軟件及支持是已經(jīng)包括在芯片費(fèi)用之內(nèi)，還是需要另外收取費(fèi)用？此外，SoC供應(yīng)商是自己來提供軟件和支持，還是將此業(yè)務(wù)外包給第三方？

　　結(jié)論

　　受到日益復(fù)雜的嵌入式應(yīng)用軟件的推動(dòng)，許多微控制器都逐漸成為32位SoC，并基于廣泛認(rèn)可的軟硬件標(biāo)準(zhǔn)，而且又價(jià)格合理。這些器件需要支持豐富的用戶接口的應(yīng)用軟件、開放式第三方軟件，同時(shí)還要具備出色的電腦運(yùn)算能力。

　　從8位和16位微控制器向強(qiáng)大的32位SoC轉(zhuǎn)變需要縝密的考慮。設(shè)計(jì)者要考慮的因素不僅有SoC技術(shù)方面的，也有經(jīng)營方面的，包括標(biāo)準(zhǔn)選擇、外設(shè)混合、系統(tǒng)軟件質(zhì)量和供應(yīng)商支持。雖然轉(zhuǎn)向使用SoC方案需要比較大的投資，但是如果決策是正確的，那么，長遠(yuǎn)的眼光看，這項(xiàng)投資的回報(bào)也將是巨大的。